Ulrike Rita Mathieu-Strauß
Dr. sc. hum.
Validierung molekular-zytogenetischer Methoden zum Nachweis chromosomaler
Veränderungen in akut lymphatischer Leukämie (ALL)
Geboren am 04.04.65 in Heidelberg
Reifeprüfung am 23.06.1984 am Überwald-GymnasiumWald-Michelbach
Studiengang der Fachrichtung Diplom-Biologie vom WS 1985/86 bis WS 1991/92
Vordiplom am 23.11.87 an der Universität Heidelberg
Diplom am 24.03.92 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Humangenetik
Doktorvater: Priv.-Doz. Dr. rer. nat. Peter Lichter
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Validierung molekular-zytognetischer Methoden für
den Nachweis chromosomaler Veränderungen bei der akuten lymphatischen Leukämie
(ALL). Im Vordergrund standen dabei zwei methodische Ansätze, die Interphase-
Zytogenetik und die vergleichende genomische Hybridisierung (CGH).
Die Fluoreszenz- in situ Hybridsierung (FISH) mit selektierten DNA-Sonden erlaubt den
Nachweis genomischer DNA auf Metaphasechromosomen und in Interphasekernen von
ALL.
Im Zuge dieser Arbeit wurde für die Interphase-Zytogenetik eine Serie von DNA-Sonden
etabliert und validiert.
Für zwei strukturelle chromosomale Veränderungen, die die chromosomalen Regionen
19p13 (TCF-3-Lokus) und 9p21 (CDKN2-Gen) betrafen, wurden verschiedene DNA-
Sondensätze zusammengestellt. Während das diagnostische Potential der Translokation
t(1;19)(q23;p13) auf einer Zellinie etabliert wurde, wurde eine spezifische Sonde (cosp16)
auf Chromosom 9p21 erfolgreich an Patientenmaterial angewendet. Im Zuge dieser Arbeit
wurde gefunden, daß eine Deletion des CDKN2-Gens auf 9p21 in T-ALL sehr häufig (6/7
Fällen, 86%), in B-ALL dagegen selten (1/23 Fällen, 4%) ist.
Der Nachweis der bei der ALL auftretenden Hyperdiploidien wurde in 40 ALL-Fällen mit
einem ausgewählten DNA-Sondensatz in einer quantitativen Studie durchgeführt. Die
DNA-Sonden wurden nach der Häufigkeit der numerisch-veränderten Chromosomen
selektiert. Sechs alphoide Sonden, spezifisch für die Chromosomen 4, 10, 17, 18, 22 und
X und zwei Cosmide, spezifisch für die Chromosomen 14 und 21 wurden für diesen
Ansatz zusammengestellt. Es zeigte sich, daß mit den gegenwärtigen Analysetechniken
der Aufwand einer Interphase-Zytogenetik, bei der mehr als 200 Kerne ausgewertet
werden, für einen Vielfarbenansatz mit mehr als drei verschiedenen DNA-Sonden zu groß
ist. Die weiteren Untersuchungen wurden in Zwei- bis Drei-Farbenexperimenten mit
verschiedenen Kombinationen der DNA-Sonden durchgeführt.
Die Ergebnisse der Interphase-Studie wurden mit den Daten der Bänderungsanalyse in
einer „Blindstudie“ verglichen. Von 15 mit der Bänderungsanalyse nachgewiesenen
hyperdiploiden Fälle wurden 11 mit der Interphase-Zytogenetik ebenfalls als Hyperdiploid
diagnostiziert. Diese Resultate zeigen, daß der Sondensatz deutlich erhöht werden müßte,
um alle Aberrationen zu erkennen. Dieser Aufwand scheint in der Zukunft nur bei
Einführung automatischer Zählverfahren gerecht zu sein, deren Anwendung dann
alternativ zu der bisherigen Bänderungsanalyse erfolgen könnte.
Obwohl in 29 Fällen weitere numerische Veränderungen, beispielsweise tetrasome
Chromosomen, nachgewiesen wurden, konnten keine zusätzlichen Fälle mit über 50
Chromosomen gefunden werden.
Für die CGH-Analyse, mit der in einem Experiment Unter- und Überrepräsentationen
chromosomalen Materials nachgewiesen werden können, standen zwei Auswertsysteme
zur Verfügung, die miteinander verglichen wurden. Die Detektion von mehr als 46
Chromosomen war in 13 von 16 Fällen möglich, in drei Fällen mit tetraploidem
Chromosomensatz konnte aufgrund der Limitierung dieser Technik kein Nachweis
hyperdiploider Chromosomensätze erbracht werden.
Um die chromosomalen Veränderungen bei ALL möglichst genau zu erfassen, ist eine
Kombination der beschriebenen Techniken erforderlich. Unter der Perspektive der zu
erwartenden Entwicklung automatisierter FISH-Diagnosen, die die Verwendung einer
großen Anzahl von DNA-Sonden erlauben, scheint eine Fokusierung auf die Interphase-
Diagnostik realistisch.
