151. Defining the role of CHK1 in hematopoiesis, B-cell development and lymphomagenesis
- Abstract
Checkpoint kinase 1 (CHK1) spielt eine wesentliche Rolle bei der intrinsischen Zellzykluskontrolle und der Reaktionen einer Zelle auf DNA-Schäden. Aus diesem Grund wurden CHK1-Inhibitoren entwickelt, die auch schon in klinischen Studien getestet werden, um sich schnell teilende Krebszellen, welche den Tumorsuppressor p53 mutiert oder verloren haben, gezielt zu bekämpfen. Studien an Mäusen, denen eine Kopie von CHK1 fehlt, haben gezeigt, dass CHK1 ein Tumorsuppressor ist, da eine Verringerung der Expression um 50% die Entstehung von Tumoren fördert. CHK1 ist ein essentielles Gen und homozygoter Verlust ist daher sehr früh letal in der Embryonalentwicklung von Mäusen. In Krebszellen ist CHK1 jedoch ebenso wichtig, da sich Krebszellen meist extrem schnell teilen und CHK1 Fehler bei der Zellteilung verhindert. Diese Arbeit fasst die letzten fünf Jahre meiner Forschung an CHK1 und seiner Rolle (1) in der B-Zellentwicklung und dem Überleben von Krebszellen, (2) im Aufbau und Erhalt des hämatopoetischen Systems und (3) einem speziellen Zelltodmechanismus, dem „CHK1-suppressed (CS) cell death pathway“, zusammen. Ich konnte dabei zeigen, dass CHK1 essentiell für die B-Zellentwicklung, für die Tumorentstehung und das Überleben von Tumorzellen, speziell im Kontext von deregulierter Expression des Onkogens MYC, ist. Das deutet auf eine per se Tumor-fördernde (onkogene) Funktion von CHK1 hin. Darüber hinaus führt CHK1-Defizienz zu einem Block der B-Zellentwicklung im Pro-B Zellstadium, welcher auch nicht überwunden werden kann wenn Apoptose blockiert wird, obwohl primäre Zellen dadurch zumindest kurzfristig von Zelltod bewahrt wurden. Stattdessen konnten wir beobachten, dass diese Zellen ihren Zellzyklus anhalten und somit verhindern, dass sich Fehler im Genom verbreiten, welche zwangsläufig in der Abwesenheit von CHK1 entstehen. Zudem konnten wir zeigen, dass, abhängig vom p53-Status, Zellen nach CHK1 Inhibition polyploid werden, was einen ersten Schritt in Richtung Aneuploidie, Checkpoint kinase 1 (CHK1) is critical for intrinsic cell cycle control and coordination of cell cycle progression in response to DNA damage. However, targeting CHK1 has been identified as a potential means to kill cancer cells, in particular those lacking the tumor suppressor p53. A number of new generation compounds have been developed and are tested in pre-clinical models and early clinical trials. Yet, as Chk1 is an essential gene, little information is available about its role in normal physiology. Studies using Chk1 haplo-insufficient cells or animals suggested a role as tumor suppressor, in line with its function to halt cell cycle progression and orchestrate DNA repair in response to replication stress or when cells experience exogenous DNA damage. Yet, in cancer cells CHK1 appears to display pro-survival properties, suggesting context dependent activities. This thesis summarizes the work of the last five years, where I was focusing on the role of CHK1 (1) in B-cell development and cancer cell survival, (2) in the establishment and maintenance of the hematopoietic system and (3) in the CHK1-suppressed (CS) cell death pathway. In short, we could show that CHK1 is essential for B cell development and MYC-driven transformation as well as lymphoma cell survival, in support of a per se oncogenic pro-survival function of this kinase. Ablation of CHK1 in B cells arrests their development at the pro-B cell stage, a block that cannot be overcome by inhibition of mitochondrial apoptosis that transiently blocked cell death of primary cells treated with a CHK1-inhibitor. Instead, cell cycle arrest is initiated as an alternative fate to limit the spread of damaged DNA. Impaired checkpoint function in apoptosis-resistant cells, however, facilitates – depending on the p53-status – polyploidization, a first step towards aneuploidy. Together, our findings suggest that targeted CHK1 inhibition might be an effective means to treat blood cancers associated with MYC overexpressi, by Fabian Schuler, M. Sc., Kumulative Dissertation aus vier Artikeln, Zusammenfassung in deutscher Sprache, Dissertation Medical University of Innsbruck 2017