Einfluss der CD44-Standardisoform und der CD44-varianten Isoformen auf den Erhalt des hämatopoetischen und leukämischen Stammzellpotenzials

Hamatopoetische Stammzellen (HSCs) und leukamische Stammzellen (LSCs) benotigen ein spezielles Mikromilieu im Knochenmark, die sogenannte Stammzellnische, um ihre Stammzelleigenschaften, wie beispielsweise die Fahigkeit zur Selbsterneuerung und ihre niedrige Proliferationsrate, aufrecht zu erhalten. Eine Verdrangung der Stammzellen aus ihrer Nische geht mit einem Verlust dieser Eigenschaften einher und konnte daher die Therapieresistenz der LSCs durchbrechen. Fur die Regulationsmechanismen innerhalb der Stammzellnische spielen eine Vielzahl von Molekulen, unter anderem auch das Adhasionsmolekul CD44, eine wichtige Rolle. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der CD44-Standardisoform (CD44s) und der CD44-varianten Isoformen (CD44v) auf die Interaktion von HSCs und LSCs mit mesenchymalen Stammzellen (MSCs) und Hyaluronsaure, als Bestandteilen der Stammzellnische, untersucht. Dazu wurden zunachst verschiedene Subpopulationen gesunder humaner hamatopoetischer Vorlauferzellen aus Nabelschnurblut, mobilisiertem Peripherblut und Knochenmark, sowie verschiedene leukamische Stammzellkandidaten aus Patienten mit akuter myeloischer Leukamie (AML) auf ihre CD44s- und CD44v-Expression untersucht. Sowohl in gesunden als auch in leukamischen Zellen wurden dieselben alternativ gespleisten variablen CD44-Exonprodukte gefunden. In HSCs fand man generell nur eine schwache CD44v-Expression, die aber in den Zellen aus Knochenmark, also in HSCs, die in Kontakt zu ihrer Nische waren, im Vergleich zu denen aus Nabelschnurblut und mobilisiertem Peripherblut hoher war. In LSCs aus AML-Patienten fand man eine sehr heterogene Verteilung der CD44v-Expression, die entweder niedriger, gleichhoch, hoher oder viel hoher war im Vergleich zu den HSCs. In leukamischen Zelllinien konnte eine zellzyklusabhangige CD44v-Expression festgestellt werden. Diese Beobachtung war auch in Ubereinstimmung mit dem Anstieg der CD44v-Expression, der bei HSCs mit zunehmender Differenzierung beobachtet werden konnte. Im Falle von CD44v7 war dieser Anstieg nach Kokultur mit MSCs sogar noch hoher als bei HSCs, die ohne MSCs kultiviert wurden. Die CD44v-Expression ist somit eine im Differenzierungsprozess erworbene Eigenschaft, wobei myeloide Zellen eine hohere Expression der CD44-Varianten zeigten als lymphoide. Grundsatzlich forderte die Kokultur mit MSCs bzw. Hyaluronsaure den Selbsterhalt, aber auch die Differenzierung von HSCs. Die Ligation von CD44s mit dem Antikorper A3D8 induzierte Apoptose in HSCs und leukamischen Zelllinien, wobei der Effekt in den leukamischen Zellen starker war als in den gesunden Zellen. Nach Kokultur mit MSCs konnte der apoptotische Effekt durch A3D8 auf die HSCs noch verstarkt werden. Unter Verwendung eines Mikrofluidik-Assays konnte gezeigt werden, dass Scherstromung die Adhasion und das Rolling von CD44-exprimierenden leukamischen Zelllinien und HSCs an Hyaluronsaure induziert, was fur verschiedene Prozesse wie beispielsweise Homing, Engraftment und das Verbleiben der Stammzellen in ihrer Nische von Bedeutung sein konnte. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die CD44-Standardisoform und die CD44-varianten Isoformen zur Erhaltung der Stammzelleigenschaften beitragen und dass es zwischen HSCs und LSCs Unterschiede in der CD44v-Expression sowie in ihrer Reaktion auf CD44-Ligation gibt, die wichtig fur die Prognose in AML-Patienten sowie fur die Entwicklung neuer AML-Therapien sein konnten.