On the role of the retinoblastoma tumor suppressor gene in hematopoietic differentiation

Abstract

The aim of this study was to investigate the role of some tumor suppressor gene products (with emphasis on the retinoblastoma suppressor gene product) in the regulation of differentiation and proliferation in leukemic and normal hematopoietic cells. For this purpose, the expression of the tumor suppressor genes RB, p53 and p16 were artificially altered. Cells used were human leukemic cell lines and isolated human bone marrow progenitors. The results show that the retinoblastoma protein, pRb, is involved in the differentiation of human leukemic cell lines, probably through mechanisms that are separate from pRb’s well established ability to regulate cell cycle progression. Suppression of pRb by antisense RB oligonucleotides in isolated bone marrow cells inhibited the monocytic maturation but simultaneously promoted the alternative neutrophilic pathway, indicating an important role for pRb in human myeloid lineage commitment. Again, this effect of pRb seemed mediated through mechanisms distinct from pRb’s cell cycle regulatory potential. Artificial over expression of p53 in leukemic cells lacking p53 made them more responsive to differentiation signals. Arrest of cell proliferation did not enhance the capacity for differentiation, suggesting that cell differentiation and cell cycle regulation are separately regulated processes.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

RB-GENEN SKYDDAR OSS MOT CANCER OCH STYR UTMOGNADEN AV BLODCELLER.



Frisk och sjuk blodbildning:



Varje dag bildas det ungefär ett tusen miljarder blodkroppar av olika sorter i vår benmärg. Varje dag, livet ut. Denna imponerande massproduktion av celler är livsnödvändig. Dom vita blodkropparna ser tex till att vi inte dukar under i infektioner, dom röda transporterar det livsviktiga syret till kroppens alla andra celler, och hade vi inte trombocyterna (blodplättarna) så skulle minsta sår vi fick leda till att vi förblödde. Blodcellerna bildas från benmärgens sk stamceller. Stamcellen delar sig till två dotterceller, vilka var och en, i sin tur, delar sig vidare till två celler osv. Samtidigt som denna celldelning sker så förändras, utmognar cellerna. Dom blir för varje delning allt mer lika de färdiga, funktiondugliga blodcellerna. Denna gradvisa förändring i riktning mot ”slutmålet” kallas differentiering. Vid blodcancer, leukemi, så fungerar inte differentieringen av blodkropparna. Istället för utmognad av funktionsdugliga blodkroppar så bildas det leukemiceller. Leukemiceller är blodkroppar som pga skador på arvsmassan inte lyckas mogna ut ordentligt. Orsaken till skadan på arvsmassan är oftast okänd. Leukemicellerna är odugliga som blodceller. Dom klarar tex inte av att bekämpa infektioner, inte heller att transportera syrgas eller stoppa blödningar. Det är bristen på mogna funktionsdugliga blodceller som gör att den leukemisjuke dör.



Vi har gener som skyddar oss mot cancer:



Vi har alla i våra cellers arvsmassa gener som ser till att våra celler delar sig lagom mycket. När vi tex får en sårskada i huden tar vi för givet att den läker efter ett tag. Omedelbart efter skadan börjar cellerna vid sårets kant dela på sig för att såret skall täckas. Cellerna nås av signaler som säger ”Dela dig!”. När cellerna efter en tid har delat sig precis så många gånger att såret slutits får cellerna istället signaler från omgivningen som säger ”Stopp! Sluta dela dig!”. Det som gör att cellerna kan svara på sådana signaler som säger ”Stopp! Sluta dela dig!” är gener som kallas tumör suppressor gener. Om en cell av någon anledning förlorar eller får en skada i en tumör suppressorgen så leder det till att cellen inte längre kan svara på tillväxthämmande signaler. Cellen kan då utvecklas till en cancercell. Den första tumör suppressorgen man upptäckte var den sk retinoblastomgenen, RB. Den fick sitt namn efter en elakartad ovanlig ögontumör som drabbar barn, retinoblastom. Hos barn med retinoblastom fann man att tumörcellerna i näthinnan (retina) undantagslöst saknade RB. Idag vet man att RB också är inaktiverad vid en mängd andra tumörer. Det protein RB kodar för fungerar som en mycket effektiv broms på all celldelning. Man vet också att RB dessutom styr utmognad (differentiering) av olika celler. En annan cancerskyddande gen av stor betydelse är den sk p53-genen. Om en cell har drabbats av skador i sin arvsmassa så aktiveras p53. När p53 aktiverats så bromsas celldelning via retinoblastomproteinet. Detta sker för att cellen skall få tid och möjlighet att reparera skadan på arvsmassan. Om skadan är allvarlig och inte går att reparera så tvingar p53 den sjuka cellen att begå självmord. På detta sätt ser p53 till att celler med defekt arvmassa inte tillåts ”föröka sig” och bilda tumörer. Om någon cell i vår kropp förlorar både p53 och RB så är risken utomordentligt stor att den bildar en elakartad tumör. Sannolikt krävs det att både RB-funktionen och p53-funktionen slås ut för att cancer överhuvudtaget skall kunna uppstå.



Syftet med studien:



Leukemi kännetecknas alltså av en defekt utmognad av blodceller. Trots att stora framsteg gjorts vad gäller behandling av leukemi så är sjukdomen fortfarande obotlig och dödande hos flertalet av de patienter som drabbas. Studiens syfte var att få ny kunskap om hur utmognaden sker vid normal blodbildning, och hur den är störd vid leukemi. Sådan kunskap är värdefull för att i framtiden om möjligt kunna förbättra behandlingen. I den här studien undersökte jag vilken roll tumör suppressorgener spelar i utmognaden av såväl normala som leukemiska blodceller.



Resultat:



RB behövs för att vissa leukemiceller skall svara på sk utmognadsbehandling (Artikel II). Stör man tex RB funktionen i leukemiceller så kan dom inte längre svara med utmognad. RB är också av betydelse för den friska stamcellens sk linjeval. Genom att hämma RB i en viss stamcell kan man få den att den att bli en annan sorts blodkropp än vad den ursprunligen hade ”tänkt” bli (Artikel III). RBs inverkan på utmognad av leukemiska och friska stamceller sker oberoende av RBs förmåga att påverka celldelning (Artikel II och III). Celldelning och cellutmognad förefaller vara två separat reglerade, och mer eller mindre av varandra oberoende processer (Artikel II, III, IV). Tillför man p53 till leukemiceller som saknar p53 så ökar man deras förmåga till utmognad (Artikel I).



Betydelse:



Ny kunskap har erhållits kring celldelning och utmognad av leukemiska och normala blodbildande celler. Denna kunskap kan komma att få betydelse för förståelsen och behandlingen av allvarliga blodsjukdomar.

• author: Bergh, Gösta
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: MD PhD Grandér, Dan, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden
• organization: Clinical Sciences, Helsingborg
• publishing date: 1999
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Hematology
• keywords: antisense, leukemia, cell cycle, differentiation, hematopoiesis, p16, p53, tumor suppressor genes, RB, oligonucleotides, Haematology, extracellular fluids, Hematologi, extracellulära vätskor
• pages: 142 pages
• defense location: Segerfalksalen, Wallenberg Neurocentrum, Lund
• defense date: 1999-10-23 10:00:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEMA--99(1058)--SE
• ISBN: 91-628-3804-0
• language: English
• LU publication?: yes
• id: eee44ebc-95db-4e9d-84bb-321df2cdcbc3 (old id 39942)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:12:02
• date last changed: 2019-12-09 13:55:13