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Durch die Entdeckung von Tyrosinkinaseinhibitoren (TKI) wurde die chronisch myeloische Leukämie (CML) von einer Neoplasie mit schlechter Prognose und hoher Mortalität zu der Modellerkrankung einer erfolgreichen gezielten onkologischen Therapie. Dennoch stellen Resistenzen ein Problem bei der Behandlung mit TKIs dar. Ziel dieser Arbeit war es, BCR/ABL-unabhängige Mechanismen der Imatinib (IM)- und Nilotinib-Resistenz zu untersuchen. In der Analyse der Rolle des Arzneistofftransporters ABCG2 sowie dessen posttranskriptioneller Regulation zeigte sich, dass die ABCG2-Expression und Funktion durch microRNA-212 negativ beeinflusst wird und deren Inhibition mit einer verminderten IM-Sensitivität einhergeht. Diese Ergebnisse unterstützten die Hypothese, dass die miR-212/ABCG2-Achse zur Entwicklung der IM-Resistenz beiträgt. Daneben wurde ein Knockout der RNA-bindenden Proteine ZFP36L1 und ZFP36L2 mittels CRISPR/Cas9-Genomeditierung durchgeführt. Dabei wiesen ZFP36L1-defiziente Zellen sowie Zellen des Doppel-Knockout eine verminderte Apoptose und Proliferation unter IM-Behandlung auf. Zusätzlich wurden transkriptionelle, epigenetische und genetische Veränderungen in der IM- und Nilotinib-Resistenz analysiert. Dabei zeigten sich große Unterschiede in den IM-Konzentrationen. Genetische Aberrationen deuteten auf eine klonale Evolution, einen Verlust der genetischen Heterogenität sowie epigenetische Analysen auf eine Adaption der Methylierung in der IM-Resistenz hin. In der Nilotinib-Resistenz konnte eine differentielle Expression von DNA-modifizierenden Proteinen beobachtet werden. Der Einfluss der Methylierung schien nur distinkte Gene zu betreffen. Im Vergleich der TKIs wiesen beide Resistenzen Gemeinsamkeiten auf, folgten jedoch weitgehend unterschiedlichen Mechanismen. Mit diesen Analysen konnten Einblicke in die Mechanismen der BCR/ABL-unabhängigen Resistenz gegenüber TKIs gewonnen werden, die zu einem besseren Verständnis beitragen und neue therapeutische Ansätze ermöglichen. Since the development of tyrosine kinase inhibitors (TKI) in treatment of chronic myeloid leukemia (CML), this neoplasm emerged from poor prognosis and high mortality to a role model of successful targeted therapy in oncology. Nevertheless, therapy resistances are a major problem in treatment with TKIs. The aim of this study was to get insights into BCR/ABL-independent mechanism of imatinib (IM)- and nilotinib-resistance. Regarding the role of the drug transporter ABCG2 and its potential posttranscriptional regulation, inhibition of ABCG2-regulating miR-212 through anti-miR led to an increase of cell viability under IM-treatment indicating an impact of this miR on imatinib-susceptibility. Overall, this miR-212/ABCG2-axis might contribute to the development of IM-resistance. Next, using a CRISPR/Cas9-derived knockout model of the RNA-binding proteins ZFP36L1 and ZFP36L2, an influence of especially ZFP36L1 in IM-resistance was observed. Cells lacking ZFP36L1, as well as double knockout cells had reduced apoptosis and proliferation rates during exposure with IM. Third, global transcriptional, epigenetic and genetic adaptions in IM- and nilotinib-resistance were analyzed. Regarding gene expression, major differences between the analyzed IM-concentrations were observed. Furthermore, genetic aberrations indicated clonal evolution and loss of genetic heterogeneity as well as epigenetic analyses adaption of methylation in IM-resistance. In nilotinib-resistance transcriptional changes of DNA modifying proteins was seen. Minor differential methylation was observed, which seems to be related to distinct genes. Comparing both TKI-resistances, some similarities were observed, however these data indicated differential mechanisms of each TKI. With these data, insights into the mechanisms underlying BCR/ABL-independent TKI-resistances were obtained. These could be helpful for a better understanding of CML-resistances and development of new therapy regimen.

Das Ziel dieser Arbeit war es altersassoziierte genetische und epigenetische Aberrationen bei Keimzentrums-B-Zell-Lymphomen zu identifizieren und dabei potenzielle molekulargenetische Marker zu ermitteln, die vorzugsweise bei sehr alten Patienten aberrant vorliegen und als mögliche Therapieoption für die sehr alten Patienten fungieren können. Für die Analyse der Keimzentrums-B-Zell-Lymphome wurde in dieser Arbeit eine neue Kohorte von insgesamt 198 sehr alten Patienten zusammengestellt und molekulargenetisch mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, Immunhistochemie, Target-Resequenzierung und Infinium HumanMethylation450 Bead Chip charakterisiert. Zusätzlich standen die molekulargenetischen Daten von insgesamt 1694 Patienten aus verschiedenen klinischen sowie Forschungsstudien zur Verfügung, sodass insgesamt 1892 Patienten im Alter von 3 bis 97 Jahren hinsichtlich genetischer und/oder epigenetischer Aberrationen in Keimzentrums-B-Zell-Lymphomen analysiert werden konnte. Die Ergebnisse dieser Analysen konnten zeigen, dass bei Patienten mit einem Keimzentrums-B-Zell-Lymphom im hohen Alter vorwiegend DLBCL und nur selten FL diagnostiziert wurden und DLBCL bei älteren Patienten vorwiegend vom ABC- bzw. nonGCB-Subtypen waren. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Tumore mit zunehmendem Alter der Patienten verstärkt BCL2, Ki67 und weniger CD10 exprimieren. Insgesamt wurden 50 rekurrent mutierte Gene in der analysierten DLBCL-Kohorte identifiziert, wovon 11 Gene eine Mutationsfrequenz von über 15% aufwiesen. Für 12 der rekurrent mutierten Gene wurde ein medianes Alter der Patienten von über 80 Jahren berechnet. Als Top Kandidatengen für DLBCL-Patienten im hohen Alter wurde CD58 ermittelt, wobei in einer altersassoziierten Auswertung der Punktmutationen und strukturellen Aberrationen in CD58 gezeigt wurde, dass das Gen signifikant häufiger bei DLBCL-Patienten mit einem hohen Ersterkrankungsalter verändert vorlag (Median: 74 Jahre, P-Wert: 0,0035). Therefore, the aim of this work was to identify age-associated genetic and epigenetic alterations in germinal center derived B-cell lymphoma which are more prone to be mutated in very elderly patients. These markers might be help to achieve new therapy options for those patients. For the analysis of the germinal center derived B-cell lymphoma a new cohort of 198 very old patients was identified and characterized using fluorescence in-situ hybridization, immunohistochemistry, targeted resequencing and Infinium HumanMethylation450 Bead chip. In addition molecular genetic data of 1694 germinal center derived B-cell lymphoma patients from clinical as well as research studies were available. In total of 1892 patients with an age at diagnosis of 3 to 97 years could be analyzed concerning age-associated genetic and/or epigenetic alterations in germinal center derived B-cell lymphoma. The results of this analysis showed that very elderly patients with a germinal center derived B-cell lymphoma were mainly diagnosed with DLBCL and only seldom with FL were diagnosed. Furthermore, DLBCL of elderly patients were mainly of the ABC or nonGCB-subtyp. In addition the results showed that with increasing age of the patients the frequency of tumors expressing BCL2 and Ki67 increases and decreases for CD10. Altogether, 50 recurrent mutated genes were identified in the analyzed DLBCL cohort with 11 genes showing a mutation frequency of more than 15%. 12 recurrently mutated genes had a median age at diagnosis of 80 or more years. The top candidate gene for age-associated genetic alterations in very elderly DLBCL patients was CD58. An age-associated analysis of point mutations and structural aberrations showed that CD58 occur significantly more often in DLBCL patients with high age at diagnosis (median: 74 years, p-value= 0.0035).

Die Expression von Genen in Abhängigkeit von der elterlichen Herkunft des Allels wird als Imprinting (“Prägung“) bezeichnet. Diese Eltern-spezifische Expression wird u.a. durch die Allel-spezifische DNA-Methylierung differenziell methylierter Regionen (DMRs) reguliert. Dabei liegt eine DMR in der Regel auf einem der beiden elterlichen Allele methyliert und auf dem anderen Allel unmethyliert vor. Da viele geprägte Gene in Wachstums- und Differenzierungsprozesse eingebunden sind, ist die korrekte Regulation der Expression geprägter Gene wichtig für die physiologische Entwicklung. Eine gestörte DNA-Methylierung von DMRs kann die aberrante Expression elterlich geprägter Gene bewirken. Konstitutionelle Störungen der elterlichen Prägung sind sowohl mit klassischen Imprintingsyndromen als auch mit Multi-Locus Methylierungsdefekten (MLMD) assoziiert. DNA-Methylierungsstörungen geprägter Gene werden aber auch bei benignen und malignen somatischen Erkrankungen beschrieben und können zu deren Krankheitsentstehung und Progression beitragen. Ausgangspunkt für die vorliegende Arbeit waren, bis auf die IG-DMR auf Chromosom 14q32.2, sämtliche 34 somatisch und 20 Plazenta-spezifisch geprägten DMRs des Menschen. Da diese DMRs z.T. erst jüngst beschrieben wurden, sind zu vielen keine systematischen DNA-Methylierungsdaten zur physiologischen Entwicklung oder zu pathologischen Prozessen publiziert. Deshalb war das Ziel dieser Arbeit, die physiologische DNA-Methylierung dieser geprägten DMRs in pränatalen und postnatalen Normalgeweben auch unter Berücksichtigung des Einflusses der Gewebefixierung zu charakterisieren. Weiterhin sollte die DNA-Methylierung dieser DMRs im Kontext benigner und maligner somatischer Erkrankungen, konstitutioneller Störungen und in Patienten-spezifischen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSZ) analysiert werden... The term parental imprinting describes the expression of genes dependend of the parental origin of the alleles. This parental-specific expression is regulated amongst others by allele-specific DNA-methylation of differentially methylated regions (DMRs). In general, the DMR on one of the two parental alleles is methylated while the other is unmethylated. Due to the involvement of imprinted genes in growth and differentiation processes the accurate regulation of imprinted gene expression is important for the physiological development. A disturbed DNA-methylation at a DMR can cause the aberrant expression of parent-specific imprinted genes. Constitutional disturbances of the parental imprinting are associated with classical imprinting disorders as well as with multi locus methylation defects (MLMD). Moreover, aberrant DNA-methylation of imprinted genes has also been described in benign and malignant somatic diseases and may contribute to their development and progression. All 34 somatic, except for the somatic IG-DMR on chromosome 14q32.2, and 20 placental-specific human imprinted genes were analysed in this study. Since these DMRs have been described just recently DNA-methylation data concerning the physiological development or regarding pathological processes have yet not been published. Therefore, the aim of this study was to characterize the physiological DNA-methylation of these imprinted DMRs in prenatal and postnatal normal tissues. Moreover, the influence of tissue fixation on DNA-methylation should be studied. Furthermore, the DNA-methylation of these DMRs should be analysed in context of benign and malignant somatic diseases, constitutional disorders and in patient-specific induced pluripotent stem cells (iPSC)...

Burkitt lymphomas (BL) account for about 25 % of the mature B-cell lymphomas in childhood. The hallmark of BL is the chromosomal translocation t(8;14)(q24;q32), juxtaposing the MYC gene to the immunoglobulin (IG) heavy chain locus, or one of its light chain variants. These translocations result in overexpression of the oncogenic transcription factor MYC. However, the IG-MYC translocation alone is not sufficient to drive lymphomagenesis. Additional alterations are necessary for malignant transformation like mutations within CCND3 or TP53. In addition to MYC-positive BL, the existence of a subset of MYC-negative B-cell lymphoma resembling BL has been recently described. This lymphoma subset has been termed MYC-negative Burkitt-like lymphoma (mnBLL) and is characterized by a recurrent pattern of centromeric gain and telomeric loss on chromosome 11... Ungefähr 25 % der reifzelligen B-Zelllymphome bei Kindern sind Burkitt Lymphome (BL). Charakteristisch für BL ist die chromosomale Translokation t(8;14)(q24;q32) oder eine ihrer Varianten. Durch diese gelangt das MYC Onkogen unter die Kontrolle der regulatorischen Einheiten des Immunglobulin Schwereketten oder eines der Leichtketten Gene, was zur Deregulation des Transkriptionsfaktors MYC führt. Die MYC Translokation reicht jedoch für die maligne Transformation nicht aus. Vielmehr sind sekundäre Veränderungen für die Entstehung eines BL notwendig, wie Mutationen in den Genen CCND3 oder TP53. Kürzlich konnten auch BL-ähnliche MYC-negative B-Zelllymphome (mnBLL) identifiziert werden. Charakterisiert sind diese mnBLL durch einen Zugewinn des zentromeren und einen Verlust des telomeren Bereichs des langen Arms von Chromosom 11...

Die Variation in der Lebensspanne wird beim Menschen bis zu 30% durch genetische Faktoren beinflusst, während ca. 70% dieser Variation auf Umweltbedingungen zurückzuführen ist. Bisher zeigen nur Einzelbasenvariationen (SNVs) in den Genen Apolipoprotein E (APOE) und Forkhead-Box-Protein O3A (FOXO3A) eine konsistente Assoziation mit Langlebigkeit beim Menschen in verschiedenen Populationen. Ziel der vorliegenden Studie war es daher, über Kandidatengenstudien und mittels ImmunochipTechnologie neue Suszeptibilitätsfaktoren und funktionell relevante Varianten in der deutschen Population zu identifizieren. Kandidatengenstudien wurden jeweils für die Superoxiddismutasen (SODs), das Cholesterinester-Transferprotein (CETP) und die FOXO3A-Genregion durchgeführt. Die SNV-Auswahl für die SODs und CETP erfolgte über einen umfassenden haplotype tagging Ansatz, während für die FOXO3A-Genregion drei verschiedene Sequenzierungs-Technologien (SOLiD, Illumina und Sanger) genutzt wurden, um potentielle funktionell relevante Varianten zu detektieren. In einem weiteren Ansatz sind mittels Immunochip-Technologie ca. 200.000 SNVs getestet worden. Der Immunochip umfasst genetische Varianten, die potentiell für immunvermittelte und altersbedingte Erkrankungen relevant sind. ... Up to 30% of variation in human lifespan is influenced by genetic factors, whereas 70% is attributed to environmental factors. However, thus far, only single nucleotide variants (SNVs) in the Apolipoprotein E and Forkhead box protein O3 (FOXO3A) genes have been consistently associated with human longevity in many populations. The aim of the current study was, therefore, to identify new susceptibility loci and functional relevant variants for human longevity in a German population by candidate gene studies and immunochip technology. Individual candidate gene studies were performed for the superoxide dismutases (SODs), the cholesterol ester transfer protein (CETP), and the FOXO3A gene regions. Selection of SNVs for SODs and CETP was conducted using a comprehensive haplotype tagging approach while for the FOXO3A gene region, three different sequencing technologies (SOLiD, Illumina, and Sanger) were applied to detect potentially functional relevant variants. In a parallel approach, about 200,000 SNVs were tested using immunochip technology. The immunochip contains genetic variants that are thought to be relevant for immune mediated and age-related diseases....