Erhöhte Selbsterneuerungskapazität und Proliferationsrate hämatopoetischer Stammzellen nach BET-Inhibition durch JQ1

Abstract

Die niedermolekulare Verbindung (engl. small molecule) JQ1 hemmt kompetitiv die Bromodomänen der zur bromodomain and extra-terminal domain (BET) Familie gehörenden Proteine BRD2, BRD3 und BRD4, welche als epigenetische Lesedomänen auf die Transkription einwirken. Erste Präparate mit ähnlicher Wirkweise werden bereits in klinischen Studien eingesetzt. Umfangreiche Untersuchungen der Auswirkung einer BET-Inhibition mittels JQ1 auf die physiologische Blutbildung waren bisher noch ausstehend. Wir konnten zeigen, dass JQ1 einen zelltypspezifischen Effekt auf die physiologische Hämatopoese hat. In Analysen des peripheren Bluts, Knochenmarks und anderer lymphatischer Organe mit JQ1 behandelter Versuchstiere konnten wir demonstrieren, dass JQ1 zu einer Depletion der B- und T-Lymphozyten führt, während es die Megakaryopoese stimuliert. Ursächlich hierfür scheint anteilig ein Differenzierungsblock der B-Lymphozyten zu sein. Weiterhin konnten wir nicht nur im Rahmen der oben beschriebenen Experimente einen erhöhten Anteil hämatopoetischer Stammzellen im Knochenmark mit JQ1 behandelter Mäuse feststellen, sondern auch ihre im Vergleich zur Kontrollgruppe gesteigerte Proliferationsrate belegen. Koloniezählungen aus peripherem Blut und Milzgewebe deuten zudem darauf hin, dass es zu einer vermehrten Ausschwemmung hämatopoetischer Stamm- und Vorläuferzellen ins Blut kommt. Durch kompetitive Repopulations-Experimente ließ sich zudem eine erhöhte Selbsterneuerung- oder Repopulationskapazität von Stammzellen mit JQ1 behandelter Versuchstiere demonstrieren. Nach Myelosuppression durch Bestrahlung konnten wir zudem eine akzelerierte hämatologische Rekonstitution beobachten. Weitere Experimente wären notwendig um die von uns beschriebenen Effekte eingehender zu untersuchen. In Zusammenschau der Ergebnisse wäre ein klinischer Einsatz JQ1s zu Stammzellmobilisation und Stimulation denkbar, um die oft lebensbedrohliche Phase der Myelosuppression zu verkürzen oder die Stammzellsammlung vor autologer oder allogener Stammzelltransplantation zu erleichtern.

The small molecule JQ1 is a competitive inhibitor of the bromodomain and extra terminal domain (BET) family, containing the proteins BRD2, BRD3 and BRD4, which act as epigenetic readers affecting transcription. Clinical studies using similar substances also acting as BET-inhibitors are already being conducted. However, until now extensive investigations into the effects of BET-inhibition using JQ1 on physiological haematopoiesis were still outstanding. We were able to show that JQ1 has a cell type-specific effect on physiological haematopoiesis. Analysing peripheral blood, bone marrow and other lymphatic organs of animals treated with JQ1, we were able to demonstrate that JQ1 leads to a depletion of B- and T-lymphocytes, while stimulating megakaryopoiesis. This seems to be partly due to a differentiation block of B-lymphocytes. Furthermore, we were not only able to determine an increase of haematopoietic stem cells in the bone marrow of mice treated with JQ1 in context of the experiments described above, but also prove their increased proliferation rate in comparison to the control group. Colony formation assays using peripheral blood and spleen tissue additionally indicate increased mobilisation of hematopoietic stem and progenitor cells into the blood. Moreover, competitive repopulation experiments also showed an increased self-renewal or repopulation capacity of stem cells in animals treated with JQ1. In addition, we were able to observe accelerated haematological reconstitution after myelosuppression by sublethal radiation. Further experiments would be necessary to examine the effects we have described in more detail. However, considering our results, clinical use of JQ1 for stem cell mobilization and stimulation would be conceivable in order to shorten the often life-threatening phase of myelosuppression or to facilitate stem cell collection prior to autologous or allogeneic stem cell transplantation.