An Autochthonous Mouse Model of Myd88- and BCL2-Driven Diffuse Large B-cell Lymphoma Reveals Actionable Molecular Vulnerabilities

Rehkämper, Tim (2022). An Autochthonous Mouse Model of Myd88- and BCL2-Driven Diffuse Large B-cell Lymphoma Reveals Actionable Molecular Vulnerabilities. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Diffuse large B-cell lymphoma is the most common non-Hodgkin`s lymphoma and accounts for 30-40% of newly diagnosed lymphoma. DLBCL can be subdivided in the activated B-cell-like (ABC) and the germinal center B-cell-like (GCB) DLBCL. Large-scale sequencing efforts showed a large overlap between ABC-and GCB-DLBCL. Therefore two research groups recently published new genetic based approaches to classify DLBCL into distinct clusters. The most aggressive cluster in regards to clinical outcome and resistance to first line treatment is the MCD/C5-DLBCL, enriched with former ascribed ABC-DLBCL cases. Two of the most common aberrations in MCD/C5-DLBCL are a copy-number gain of BCL2and a point mutation in MYD88.In this study we present a detailed characterization of our Myd88-and BCL2-driven MCD/C5-DLBCL mouse model. We characterized the mouse model using immune phenotyping, RNA sequencing and whole exome sequencing. We could show that the lymphomas derived from our mouse model resemble genetic features of human MCD/C5-DLBCL. We detected that Myd88and BCL2induce splenomegaly and germinal center formation in vivo. This indicates that the oncogenic Myd88and BCL2overexpression might cooperate in lymphomagenesis. Furthermore we could detect an actionable dependenceof the murine MCD/C5-DLBCL model on BCL2. This BCL2dependence was also shown in human MCD/C5-DLBCL cell lines. Moreover, the human MCD/C5-DLBCL in comparison to the human non-MCD/C5-DLBCL showed a higher expression of PD-L1. Therefore we used our MCD/C5-DLBCL mouse model as preclinical tool to test a combined blockade of BCL2 and PD-1. We observed a significant synergistic effect of the combined treatment in comparison to the single agents and the vehicle control with regard to overall survival and tumor growth control, which could be shown by MRI monitoring.Altogether, we demonstrated that our Myd88/BCL2-driven mouse model resembles many features of the human MCD/C5-DLBCL. Further we could use our MCD/C5-DLBCL mouse model as a preclinical tool to detect actionable molecular vulnerabilities and to test new treatment regimens. Based on the detected cooperation of mutant Myd88and BCL2in murine lymphomagenesis, we were able to show a synergistic effect of combined BCL2 and PD-1 blockade in murine MCD/C5-DLBCL. These data indicate that it could be a reasonable approach to test a combined BCL2/PD-1 blockade inrelapsed or refractory patients.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Ein autochthones Mausmodell des Myd88-und BCL2-getriebenen diffusengroßzelligen B-Zell Lymphoms zeigt relevante molekulare Vulnerabilitäten	German

Translated abstract:

Abstract

Language

Das diffus großzellige B-Zell Lymphom (DLBCL) ist mit ca. 30-40% der Erstdiagnosen das am häufigsten diagnostizierte Lymphom in der Gruppe der Non-Hodgkin Lymphome. Das DLBCL kann in zwei Untergruppen unterteilt werden, nämlich erstens in das aktivierte B-Zell ähnliche (ABC) DLBCL, zweitens in das Keimzentrums B-Zell ähnliche (GCB). Die aktuellsten groß-angelegten Sequenzierungen legten eine Vielzahl an Überschneidungen zwischen ABC-und GCB-DLBCL offen. Aus diesem Grund wurde eine neue genetisch basierte Einteilung des DLBCL durch zwei Forschungsgruppen publiziert, welche die Erkrankung in verschiedene Cluster einteilten. Das MCD/C5-DLBCL zeigt den aggressivsten klinischen Verlauf und entwickelt häufig Resistenzen gegenüber der Erstlinientherapie. Das MCD/C5-DLBCL ist wesentlich durch zwei häufige genetische Veränderungen geprägt. Diese sind zum einen eine Amplifikation des BCL2und zum anderen Mutationen in MYD88.In diesem Projekt konnten wir eine detaillierte Charakterisierung eines Myd88-und BCL2-getriebenen MCD/C5-DLBCL Mausmodells mittels Immunphäno-typisierung, RNA-Sequenzierung und Exom-Sequenzierung darstellen. Die Ergebnisse zeigen, dass unser Mausmodell genetische Eigenschaften des humanen MCD/C5-DLBCL widerspiegelt. Die molekularen Alterationen in Myd88 und BCL2induzieren eine Splenomegalie und eine Formierung von Keimzentren. Dies weist darauf hin, dass das onkogene Myd88und eine Überexpression von BCL2bei der Lymphom-Entwicklung zusammenspielen. Weiterführend konnten wir belegen, dass unsere murinen MCD/C5-DLBCL abhängig von BCL2 sind. Diese Abhängigkeit konnten wir ebenfalls in humanen MCD/C5-DLBCL Zelllinien demonstrieren. Humane MCD/C5-DLBCL zeigten im Vergleich zu humanen nicht-MCD/C5-DLBCL eine höhere Expression von PD-L1. Aus diesem Grund führten wir an unserem MCD/C5-DLBCL Mausmodell eine Kombinationstherapie mit einer Blockade von BCL2 und PD-1 durch. Es zeigte sich ein signifikanter synergistischer Effekt im Vergleich zur Einzeltherapie oder zur Placebo-Kontrolle. Die hierbei als signifikant festgestellten Endpunkte waren das Gesamtüberleben und dieKontrolle des Tumorwachstums, welchemittels MRT-Kontrollen detektiert wurde.Zusammenfassend zeigten wir, dass unser Myd88/BCL2getriebenes Mausmodell die humane Erkrankung MCD/C5-DLBCL widerspiegelt. Weitergehend konnten wir unser Mausmodell als vorklinische Plattform verwenden, um molekulare Angriffspunkte zu finden und diese mit neuen Therapieregimen zu behandeln. Basierend auf dem beobachteten Zusammenspiel des mutierten Myd88und der BCL2Überexpression in der murinen Lymphom-Entwicklung, konnten wir einen synergistischen Effekt bei der kombinierten Therapie mit einem BCL2-und einem PD-1 Hemmer nachweisen. Diese Daten zeigen, dass eine BCL2/PD-1 Blockierung möglicherweise eine sinnvolleAlternativtherapie für refraktäre oder rezidivierende MCD/C5-DLBCL im klinischen Alltag darstellt.

German

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