Das EWS-Genrearrangement in Ewing Tumoren: Schlüssel zur Erkrankung

Abstract

The family of Ewing tumors (ET) is characterised by a unique gene rearrangement which is represented by a translocation t(11;22) (q24;q12) or a deletion del 22q12 in most cytogenetically analysable cases. The recent cloning of the underlying gene fusion provides the basis for the diagnostic detection of minimal amounts of residual tumor cells at resection margins, in blood and bone marrow. In addition, the very first steps in ET tumorigenesis can be studied on a functional basis. In this study, a variety of fusion products were identified with a sensitivity of 10^-6 by means of RT-PCR. In 20 of 22 ET, a gene rearrangement was identified which resulted in the substitution of the effector domain of one of the closely related DNA-binding oncogenes, FLI-1 or ERG, by the transactivating domain of a new gene, EWS. Presumably, the oncogene and consequently its target genes are activated by this type of translocation. If the EWS domain was replaced with a transcriptionally irrelevant domain by transfection of a recombinant gene into ET cells, competition with the endogenous chimeric oncogene-product for DNA-binding was observed resulting in a partial growth inhibition. Activation of FLI-1 has been previously shown to occure as a primary event in Friend virus induced mouse erythroleukemia. During progression of this disease, inactivating p53 mutations have been observed frequently. In contrast, such aberrations were found to be extremely rare in ET.

Zusammenfassung

Die Familie der Ewing Tumoren (ET) ist durch ein spezifisches Genrearrangement gekennzeichnet, daß sich in den meisten zytogenetisch analysierbaren Fällen als Translokation t(11;22) (q24;q12) oder als Deletion del 22q12 darstellt. Die Aufklärung der zu Grunde liegenden Genfusion ermöglicht erstmals sowohl die funktionelle Untersuchung der frühen Schritte in der Tumorentstehung als auch den diagnostischen Nachweis von geringen residuellen ET Zellmengen an Resektionsrändern, in Blut und Knochenmark. Mittels Vervielfachung von revers transkribierter RNA durch die Polymerasekettenreaktions-Technik (RT-PCR) konnte eine Vielzahl von verschiedenen Gen fusions produkten identifiziert und mit einer Sensitivität von 10^-6 nachgewiesen werden. In 20 von 22 analysierten Fällen wurde so ein Genrearrangement nachgewiesen, das zum Ersatz der Effektordomäne eines der eng verwandten DNA-bindenden Onkogene FLI-1 oder ERG durch die transaktivierende Domäne eines neuen Gens, EWS, führt. Dies hat eine Aktivierung des Onkogens und damit der von diesem regulierten Zielgene zur Folge. Ersetzten wir die EWS-Domäne durch eine für die Genregulation irrelevante Domäne in einem rekombinanten Gen, daß durch Transfektion in ET-Zellen eingebracht wurde, so trat das artifizielle Genprodukt mit dem endogenen chimären Onkogen in Kompetition um die Bindung an die Ziel-DNA und bewirkte eine partielle Wachstumsinhibition der ET-Zellen. Bisher war die Aktivierung des FLI-1 Onkogens als primäres Ereignis der Cancerogenese nur aus der Friend Virus-induzierten Erythroleukämie der Maus bekannt. Während im Verlauf dieser Erkrankung inaktivierende p53-Mutationen mit hoher Frequenz beobachtet wurden, konnten derartige Veränderungen bei ET sehr selten nachgewiesen werden.