Dissecting the role of hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) in JAK2V617F-positive myeloproliferative neoplasms (MPN)

• Untersuchung der Rolle von Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF-1) in JAK2V617F-positiven myeloproliferativen Neoplasien (MPN)

Baumeister, Julian; Wagner, Wolfgang (Thesis advisor); Koschmieder, Steffen (Thesis advisor)

Aachen (2020)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Klassische BCR-ABL-negative myeloproliferative Neoplasien (MPN) sind eine heterogene Gruppe von hämatologischen Erkrankungen und umfassen Polycythaemia Vera (PV), Essentielle Thrombocythämie (ET) und Primäre Myelofibrose (PMF). Die Mutation JAK2V617F spielt bei diesen Erkrankungen eine zentrale Rolle und kann in 90% bei PV- und etwa 50-60% bei ET- und PMF-Patienten nachgewiesen werden. Der Hypoxie-induzierbare Faktor 1 (HIF-1) ist ein Transkriptionsfaktor und Hauptregulator der Antwort auf eine Abnahme des zellulären Sauerstoffgehalts, die auch als Hypoxie bezeichnet wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle von HIF-1 in JAK2V617F-positiven MPN untersucht. Die HIF-1α-Proteinlevel waren bei Jak2V617F exprimierenden 32D-Zellen im Vergleich zu Jak2WT-Kontrollzellen signifikant erhöht. Die pharmakologische Inhibition der Bindung von HIF-1 an Hypoxia-Response-Elements (HREs) durch Echinomycin beeinträchtigte Wachstum und Überleben durch die Induktion von Apoptose und eines Zellzyklus-Arrests in Jak2V617F-transduzierten 32D-Zellen, nicht aber in Jak2WT-Kontrollzellen. Die reduzierte Bindung von HIF-1 an HREs wurde durch Chromatin-Immunpräzipitationsexperimente verifiziert. Die Ergebnisse der pharmakologischen Intervention wurden durch shRNA-vermittelten Knockdown (KD) von HIF-1α in Jak2V617F-positiven Zellen bei gleichzeitiger Inhibition von HIF-2 bestätigt, das in HIF 1α KD-Zellen kompensatorisch hochreguliert wurde. Echinomycin reduzierte selektiv das Wachstum, das Überleben und das klonogene Potenzial von mononukleären Knochenmarks- und peripheren Blutzellen von JAK2V617F-positiven Patienten, während keine negativen Effekte auf Zellen von gesunden Spendern durch die Behandlung beobachtet werden konnten. Die Wirksamkeit von Echinomycin wurde in iPS-Zell-abgeleiteten Vorläuferzellen von JAK2V617F-positiven PV-Patienten bestätigt, während JAK2WT-Zellen von der Behandlung nicht beeinflusst wurden. HIF-1-Zielgene, die an der Modulation des Energiestoffwechsels beteiligt sind, wurden als möglicher zugrundeliegender Mechanismus identifiziert, mit einer erhöhten Expression von Pdk1, Glut1, Pfkfb3 und anderen Genen. Diese Versuche wurden durch eine Transkriptomanalyse von CD34+ Zellen von MPN-Patienten untermauert. Insgesamt ermöglichen die im Rahmen dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnisse ein besseres Verständnis der Rolle von HIF-1 in JAK2V617F-positiven Zellen und weisen darauf hin, dass HIF-1 ein neues potenzielles therapeutisches Zielmolekül in klassischen BCR-ABL-negativen MPN ist.