Charakterisierung genomischer Bruchpunkte innerhalb des MLL-Gens bei Leukämien im Kindesalter

Abstract

Bei der malignen Transformation hämatopoetischer Zellen im Rahmen der Leukämie-Entstehung spielen chromosomale Translokationeneine besondere Rolle. Ein bei Leukämien des Kindesalters häufig an solchen chromosomalen Translokationen beteiligter Genabschnitt istdie Region 11q23 auf dem langen Arm des Chromosoms 11. Die weitaus größte Zahl dieser 11q23-Aberrationen betrifft dabei dasMLL-Gen. Translokationen des MLL-Gens führen zur Bildung chimärer Fusionsgene aus MLL-Anteilen und Partnergenanteilen. Dergenomische Bruchpunkt des MLL-Gens bei solchen Translokationen liegt in aller Regel in einer nur etwa 8,3 kb langen sog.MLL-Bruchpunkt-Cluster-Region (MLL-BCR). Zur Charakterisierung genomischer Bruchpunkte bei Kindern mit akuter Leukämie und Translokation des MLL-Gens wurde einLong-PCR-Verfahren etabliert, mit dem sowohl die gesamte MLL-Bruchpunkt-Cluster-Region als auch chimäre Fusionsgene ausMLL-Anteilen und Partnergenanteilen amplifiziert werden konnten. Durch die Entwicklung eines hochauflösendenFragmentlängenanalyse-Verfahrens konnte der genomische Bruchpunkt innerhalb der chimären Long-PCR-Fragmente bis auf wenigehundert Basenpaare eingegrenzt werden, so daß sich die DNA-Sequenz der Bruchpunktregion in der Regel mit einer einzigenSequenzierreaktion direkt ermitteln ließ. Damit war es möglich, bei insgesamt 18 Proben mit einer Translokation t(4;11)(q21;q23), bei 6 Proben mit einer Translokationt(9;11)(p22;q23) und bei einer Probe mit einer Translokation t(X;11)(q13;q23) den genomischen Bruchpunkt innerhalb des MLL-Gens zusequenzieren. Die Lage und Verteilung der Bruchpunkte innerhalb der MLL-Bruchpunktregion wurde untersucht. Dabei zeigte sich eine eindeutigeClusterbildung der Bruchpunkte in Intron 7 und am 3´-Ende von Intron 8. Für die Untergruppe der t(4;11)-positiven Proben war dieseClusterbildung statistisch signifikant. In Intron 5, 9 und 10 fanden sich keine Bruchpunkte. Um eine Beteiligung potentiell rekombinationsfördernder Elemente am Translokationsgeschehen zu untersuchen, wurde die Lage derBruchpunkte in der MLL-BCR mit der Lage von Alu-repetetiven Elemente, mit der Lage von Topoisomerase-II-Erkennungssequenzen undmit der Lage von VDJ-Heptamer- und VDJ-Nonamer-Sequenzen korreliert. Es zeigte sich kein Hinweis auf eine ursächliche Beteiligungeiner aberranten Funktion des Topoisomerase-II- oder des VDJ-Rekombinase-Komplexes. Auch eine räumliche Assoziation zuAlu-Repeats fand sich nicht. Die Untersuchung der Feinstruktur beider reziproker Fusionsgene (Kooperation mit dem Lehrstuhl für Genetik derFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) bei t(4;11)-positiven Proben erbrachte Hinweise auf eine Beteiligung zellulärerDNA-Reparaturmechanismen nach multiplen DNA-Einzel- und Doppelstrangbrüchen an der Entstehung der chromosomalen Translokationt(4;11) ('DNA-Damage-Repair-Modell', Martin Reichel et al., 1998, Esther Gillert et al., 1999). Neben wichtigen Informationen zur Entstehung leukämie-assoziierter Chromosomenbrüche stellt die DNA-Bruchpunktsequenz fürLeukämiezellen einen hochspezifischen klonalen Marker dar, der sich sehr gut zum sensitiven Nachweis und zur Quantifizierung residualerLeukämiezellen im Rahmen der Diagnostik der minimalen Resterkrankung eignet (MRD-Diagnostik).