St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012

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St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
St. Anna
Children’s Cancer Research Institute
25 Years. Science Report 2011–2012

St. Anna
Kinderkrebsforschung
25 Jahre. Forschungsbericht 2011–2012
St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
St. Anna
Children’s Cancer Research Institute
25 Years. Science Report 2011–2012

St. Anna
Kinderkrebsforschung
25 Jahre. Forschungsbericht 2011–2012
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Quotes by Helmut Gadner   Extracts from past Science Reports                           25 Years / 25 Jahre

A Brief Review
Ein kurzer Rückblick

                          Extracts from past CCRI Science Reports
                          Auszüge aus vergangenen Jahresberichten
                          der St. Anna Kinderkrebsforschung

Helmut Gadner, Director of the Institute:
Quotes from an Interview in October 2012
Helmut Gadner, Institutsleiter:
Zitate aus einem Interview im Oktober 2012

                                                               Time Travel through
                                                               Iconic Images
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St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
Quotes by Helmut Gadner       Extracts from past Science Reports                                        Quotes by Helmut Gadner     Extracts from past Science Reports                                    25 Years / 25 Jahre

                                                                                                        Among all types of malignant childhood cancer we had to deal with,
                                                                                                        leukaemia was certainly the biggest challenge.
                                                                                                        Leukämie war unter den bösartigen Erkrankungen im
                                                                                                        Kindes- und Jugendalter damals diejenige, wo es den größten
                                                                                                        Handlungsbedarf gab.

After successful implementation of a novel treatment concept
for children with cancer, I knew that we would need to see further progress.
Being the Medical Director of the St. Anna Children’s Hospital,
in 1985, I realised that all our therapeutic possibilities seemed to have hit
the end of the road.
Nach erfolgreicher Einführung eines neuen Behandlungskonzeptes
                                                                                                                                     Thanks to the continuous financial support of our donors and
für krebskranke Kinder habe ich als ärztlicher Direktor des St. Anna Kinderspitals
                                                                                                                                     various funds, it was possible to establish seven different research groups
im Jahr 1985 gewusst, dass wir noch mehr tun müssen, um weiter zu kommen.
                                                                                                                                     in the five labs that were available.
Die therapeutischen Möglichkeiten führten in eine Sackgasse.
                                                                                                                                     Dank anhaltendem Spendenfluss und Unterstützung durch
                                                                                                                                     diverse Fonds war es möglich, in den fünf zur Verfügung stehenden Labors
                                                                                                                                     sieben Arbeitsgruppen zu beschäftigen.

                                                                                                                                     (Science Report 1990)

                              After only one year of construction time, and financed exclusively
                              by private donations, the Children’s Cancer Research Institute went
                              operational in June 1988.
                              Das Forschungsinstitut für krebskranke Kinder wurde im Juni 1988
                              nach einer einjährigen Bauzeit, deren Kosten ausschließlich aus Spenden
                              der Öffentlichkeit getragen worden sind, seiner Bestimmung übergeben.

                              (Science Report 1989)
St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
Quotes by Helmut Gadner       Extracts from past Science Reports                                         Quotes by Helmut Gadner   Extracts from past Science Reports                                    25 Years / 25 Jahre

                                                                                                                                   In some areas, discoveries made at the CCRI have already
                                                                                                                                   been translated into new treatment strategies.
                                                                                                                                   In einzelnen Bereichen ist es gelungen, Erkenntnisse,
                                                                                                                                   die im Forschungsinstitut gewonnen wurden, in die Etablierung neuer
                                                                                                                                   Behandlungsstrategien umzusetzen.

                                                                                                                                   (Science Report 1994)

                                                                                                                                   The close cooperation of clinicians and researchers
                                                                                                                                   proves to be extremely beneficial to the patients.
                                                                                                                                   Die enge Zusammenarbeit von Klinikern und Forschern,
                                                                                                                                   wenn es um Belange des Patienten geht, hat sich hervorragend bewährt.

                                                                                                                                   (Science Report 1995/96)

The primary goal of the newly founded institute
was the improvement of diagnostics using novel technologies.
In addition, we wanted to establish basic research and conduct clinical trials.
Our expectations were exceeded in every respect.
Die wichtigste Aufgabe des neu gegründeten Forschungsinstituts
war die verbesserte Diagnostik mittels neuer Technologien.
Zudem wollten wir auch die Grundlagenforschung etablieren
und klinische Studien durchführen.
Diese Ziele wurden bereits in wenigen Jahren mehr als übertroffen.

                              In 1992 the CCRI’s company profile changed: applied research,
                              sophisticated diagnostics, and basic research are now equally important.
                              Im Jahr 1992 vertiefte sich das für das Forschungsinstitut
                              charakteristische Profil: angewandte Forschung, verfeinerte Diagnostik
                              und Grundlagenforschung stehen gleichberechtigt nebeneinander.

                              (Science Report 1992)
St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
Quotes by Helmut Gadner   Extracts from past Science Reports                                                     Quotes by Helmut Gadner   Extracts from past Science Reports                                      25 Years / 25 Jahre

                                                                                                                                           ...the research activities of the CCRI are based partly on the work of
                                                                                                                                           diploma and PhD students from different disciplines…Thus we perform
                                                                                                                                           an important role in the training of future researchers...
                                                                                                                                           ... so baut die wissenschaftliche Arbeit zu einem guten Teil auf der Mitarbeit
                                                                                                                                           und dem Einsatz von Studenten … aus verschiedenen Disziplinen auf ...
                                                                                                                                           Damit übernimmt das Forschungsinstitut auch eine große Aufgabe in der
                                                                                                                                           Ausbildung dieser angehenden Wissenschafter ...

                                                                                                                                           (Science Report 2000/01)

                          ...the fast development in haemato-oncology, which was observed
                          in the last decade world-wide, led to a further diversification
                          of the questions in this field also in our Institute...the transfer of examinations,
                          which have in the meantime become routine examinations,
                          to an especially equipped laboratory...
                          ... weltweit beobachtete rasante Entwicklung auf dem Gebiet
                          der Hämato-Onkologie hat auch in unserem Institut dazu geführt,
                          dass eine weitere Diversifizierung der Fragestellungen aufgetreten ist …
                          Auslagerung von inzwischen in Routine übergangenen Untersuchungen
                          in ein speziell dafür eingerichtetes Labor ...

                          (Science Report 1998/99)
St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
Quotes by Helmut Gadner    Extracts from past Science Reports                                                    Quotes by Helmut Gadner      Extracts from past Science Reports              25 Years / 25 Jahre

                                                                                                                 Good networking and international collaborations are still essential
                                                                                                                 to make the best therapies available to young cancer patients.
                                                                                                                 Gute Vernetzung sowie nationale und internationale Zusammenarbeit
                                                                                                                 sind nach wie vor essentiell, um die Forschung weiter voran zu treiben und
Enduring commitment of each individual research group builds                                                     jungen Krebspatienten die beste Therapie zu ermöglichen.
the institute’s mission statement. The steadily increasing number of
external grants makes the visions of CCRI scientists become reality.
Das Engagement der einzelnen Forschungsgruppen ist heute das Leitbild
des Instituts. Die zunehmenden Erfolge in der Einwerbung
von Drittmitteln zeigen, dass man hier am CCRI sehr bemüht ist
eigene Visionen zu realisieren.

                            ...it was possible to raise the contribution of external competitive grants
                            to the research budget to 38%, which in part was due to the successful
                            participation in national...and international...cluster projects...as a result,
                            it was possible to initiate in-house bioinformatic support
                            ... konnte der Anteil extern finanzierter Projektmittel auf 38% gehoben werden
                            was zu einem guten Teil auf die Teilnahme an nationalen …
                            und internationalen …Kooperationsprojekten zurückzuführen ist ...
                            in der Folge die Bioinformatik als Unterstützung im eigenen Haus zu etablieren ...

                            (Science Report 2006/07/08)
St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
Quotes by Helmut Gadner     Extracts from past Science Reports                                                Quotes by Helmut Gadner       Extracts from past Science Reports            25 Years / 25 Jahre

Zukunftsweisend sind personalisierte Therapien sowie Genomanalysen,
die uns Einblicke in die Ursachen einer bestimmten Krebserkrankung ermöglichen.
In the future, genome analyses will enable us to further personalise therapies
and reveal the mechanisms of cancer development and progression.

                                                                                                              Reflections on the past 25 years of children’s cancer research
                                                                                                              point to a promising future: There are many open questions
                                                                                                              that still need to be answered.
                                                                                                              Die Rückschau auf 25 Jahre Kinderkrebsforschung lässt uns
                                                                                                              hoffnungsvoll in die Zukunft blicken: Es sind noch so viele Fragen offen.

                            ...In January 2009 we were able to relocate our research laboratories
                            into the newly-constructed institutional building...it also opened up new paths
                            as regards translational and applied research...more third-party funding
                            than in previous years...networks enabled our researchers to gain access
                            to very expensive genomic and post-genomic high-throughput technology...          My wish is that this institute can sustain its outstanding
                            ... Im Jänner 2009 konnten die Forschungslabors in das neu errichtete             reputation by keeping up with novel developments and expanding
                            Institutsgebäude … übersiedeln ... dies eröffnet neue Wege in der                 its research efforts.
                            translatorischen und angewandten Forschung ... mehr Drittmittelgelder             Ich wünsche mir, dass das Institut auch in Zukunft
                            als in den Jahren zuvor ... Zugang zu sehr teuren genomischen und                 mit dem starken Aufwärtstrend der letzte Jahre Schritt halten kann
                            postgenomischen Hochdurchsatz-Technologien ...                                    und die Forschung hier so weiter besteht wie bisher.

                            (Science Report 2009/10)
St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
3    25 Years Children’s Cancer                 72    Molecular Microbiology and                    3    25 Jahre St. Anna Kinderkrebsforschung      72    Molekulare Microbiologie und
     Research Institute                               Labdia Labordiagnostik GmbH                        Ein kurzer Rückblick                              Labdia Labordiagnostik GmbH
     A Brief Review                                   Thomas Lion                                   17   Vorwort                                           Thomas Lion
16   Preface
                                                80    Clinical Research                                                                              80    Klinische Forschung
                                                      S2IRP, Studies & Statistics of
                                                                                                         Forschungsbericht                                 S2IRP, Studien und Statistik
     Research Report                                  Integrated Research and Projects
                                                      Ruth Ladenstein
                                                                                                                                                           Ruth Ladenstein

                                                                                                         Leukämien                                   92    Service-Einrichtungen, Administration,
     Leukaemias                                 92    Services, Administration,                     20   Immunologische Diagnostik                         PR und Spendenabteilung
20   Immunological Diagnostics                        PR and Donations Department                        Michael N. Dworzak                                Entsprechende Abteilungen
     Michael N. Dworzak                               Respective Departments                        24   Biologie der Leukämien
24   Biology of Leukaemias                                                                               Renate Panzer-Grümayer
     Renate Panzer-Grümayer                                                                         30   Leukämiegenetik
                                                                                                                                                           Anhang
30   Genetics of Leukaemia
     Sabine Strehl
                                                      Appendix                                           Sabine Strehl
                                                                                                                                                     95    Wissenschaftlicher Beirat
                                                95    Scientific Advisory Board                          Solide Tumoren                              96    Preise
     Solid Tumours                              96    Awards                                        36   Tumorbiologie                               97    Abgeschlossene Diplomarbeiten
36   Tumour Biology                             97    Completed MSc Diplomas and PhD Theses              Peter F. Ambros                                   und Dissertationen
     Peter F. Ambros                            98    External Grants and Research Funding Bodies   42   Molekularbiologie Solider Tumoren           98    Extern geförderte Projekte und Fördergeber
42   Molecular Biology of Solid Tumours         102   Publications                                       Heinrich Kovar                              102   Publikationen
     Heinrich Kovar                             110   Imprint                                                                                        110   Impressum
                                                111   Acknowledgements                                   Immunologie                                 111   Danksagung
     Immunology                                                                                     48   Tumor-Immunologie
48   Tumour Immunology                                                                                   Thomas Felzmann
     Thomas Felzmann                                                                                54   Klinische Zellbiologie und FACS Core Unit
54   Clinical Cell Biology and FACS Core Unit                                                            Gerhard Fritsch
     Gerhard Fritsch                                                                                60   Transplantations-Immunologie
60   Transplantation-Immunology                                                                          Andreas Heitger
     Andreas Heitger                                                                                66   Entwicklung zellulärer Therapeutika
66   Development of Cellular Therapeutics                                                                Wolfgang Holter
     Wolfgang Holter
St. Anna Children's Cancer Research Institute 25 Years. Science Report 2011-2012 St. Anna Kinderkrebsforschung 25 Jahre. Forschungsbericht 2011-2012
Preface                                                                                                                    Vorwort

It is amazing: In 2013, the Children’s Cancer Research       The strength of CCRI research is based on its close           Es ist erstaunlich: 2013 feiert das Children’s Cancer       Die Stärke der Forschung am CCRI liegt in der großen

                                                                                                                                                                                                                                                16–17
Institute celebrates its 25th anniversary. Bottle-fed by     proximity to the clinics at St. Anna Kinderspital.            Research Institute (CCRI) bereits seinen 25. Geburts-       Nähe zum St. Anna Kinderspital. Um die enge
donations, supported by many benefactors, and raised         To further strengthen the practical and intellectual          tag. Von Spenden und vielen kompetitiven Projekt-          Zusammen­­arbeit von Klinikern und Forschern weiter
on competitive grants and continuing philanthropy, the       relationship between these two institutions, we have          förderungen genährt, unterstützt von anhaltendem            zu stärken, haben wir ein Programm zur Förderung

                                                                                                                                                                                                                                                St. Anna Kinderkrebsforschung/CCRI Scientific Report 2011–2012
CCRI has come of age. At the end of 2012, the founding       installed an in-house program especially supporting           Wohlwollen wuchs das Institut heran. Ende 2012 ist nun      von klinisch-translationalen Projekten eingerichtet,
father and head of the CCRI, Prof. Helmut Gadner,            clinical-translational research driven by treating            der Gründungsvater und langjährige Leiter des CCRI,         welche durch behandelnde Ärzte des Kinderspitals
retired from the directorship of the institute, and a new    physicians from the hospital. In addition, the area of        Prof. Helmut Gadner, in den wohlverdienten Ruhestand        vorangetrieben werden. Zudem wurde die klinische
director, Prof. Wolfgang Holter, took over. Thus, 2012       clinical research has further expanded, and the CCRI          getreten, und ein neuer Direktor, Prof. Wolfgang Holter,    Forschung weiter ausgedehnt, und das CCRI übernahm
marked the end of a remarkably fruitful and exciting era     has taken leadership of a European network (ENCCA)            hat das Institut übernommen. So markiert 2012 das           die Führung eines europäischen Netzwerkes (ENCCA),
in the development of the CCRI.                              to improve multi-centric clinical and translational           Ende einer bemerkenswerten, fruchtbaren und auf­            dessen Ziel die Verbesserung multi-zentrischer
                                                             research through collaboration, coordination, and             regenden Periode in der Entwicklung des CCRI.               klinischer und translationaler Studien durch
While we are all very much looking forward to a new era      communication with European health authorities.                                                                          ­Zusammenarbeit, Koordination und Kommunikation
in the history of this institute, we are also looking back   ENCCA is only one example of several, in which CCRI           Während wir uns schon sehr neugierig auf eine neue          mit europäischen Gesundheitsbehörden ist. ENCCA
with gratitude on those years in which Prof. Gadner          researchers successfully applied to the European              Ära in der Geschichte des Institutes freuen, blicken        ist nur ein Beispiel von mehreren, in denen CCRI
nursed the CCRI from a mere idea in his head to an           commission for funding of collaborative initiatives on        wir auch voll Dankbarkeit auf die Jahre zurück, in          Wissenschaftler erfolgreich Unterstützung für
internationally renowned research institute that gives       an international level. This success has been greatly           denen Prof. Gadner das CCRI von einer Idee in seinem      kollaborative Initiativen auf internationaler Ebene
children with cancer in Austria access to research           facilitated by our dedicated research support office          Kopf zu einer international höchst anerkannten              von der Europäischen Kommission einwerben konnten.
results, as well as state-of-the art diagnostics and         which has been of invaluable help in the successful           ­Forschungseinrichtung geführt hat, die krebskranken        Dieser Erfolg wurde durch die Einrichtung eines
treatments. In these past years, biomedical research         recruitment of a considerable number of competitive            Kindern in Österreich Zugang zu den neuesten wissen-      „Research Support Office“ erleichtert, welches von
has achieved significant progress and experienced            grants supporting high-end research at the CCRI.               schaftlichen Ergebnissen in Diagnostik und Therapie        unschätzbarer Hilfe in der Akquisition einer beein­
several technological revolutions. The CCRI has              These grants and the continuous support of our donors           ermöglicht. In diesen vergangenen Jahren machte die       druckenden Anzahl kompetitiver Drittmittelprojekte
always kept up with these important developments,            and mentors allow the CCRI to continue growing and              biomedizinische Forschung signifikante Fortschritte       war. Diese Projekte und die fortgesetzte Unterstützung
and has contributed significantly to the translation         prospering. A new research group, working on the              und erlebte mehrere technologische Revolutionen.            unserer SpenderInnen und MentorInnen ermöglichten
of these achievements into paediatric cancer research.       development of cellular therapeutics, was established          Das CCRI hat immer mit diesen Entwicklungen Schritt        ein weiteres Wachstum des CCRI. Mit der Ankunft
This also holds true for the period 2011/12, documented      with the arrival of the new director of the institute.         gehalten und trug maßgeblich zur Umsetzung dieser          des neuen Institutsdirektors wurde eine neue
in this bi-annual report. The adaptation of modern           The increasing needs for bioinformatics analyses of high       Errungenschaften für die Erforschung von und den           Arbeitsgruppe, die sich mit der Entwicklung zellulärer
genomic and biological concepts of cancerogenesis,           throughput genomics data and for innovative in vivo            Einsatz bei Krebserkrankungen des Kindesalters bei.       Therapeutika beschäftigt, etabliert. Der steigende
immune surveillance, and targeted therapy to the             models is met by the recruitment of an additional data         Das gilt auch für die Periode 2011/12, die in diesem       Bedarf an bioinformatischen Analysen von Hoch­
specifics of childhood cancer is achieved by a highly        analyst and a new junior research group, respectively,        Jahresbericht dokumentiert wird. Die Anpassung              durchsatz genomischen Daten sowie von innovativen
motivated multidisciplinary team of CCRI researchers         in 2013. In order to fulfill our responsibility towards our     moderner genomischer und biologischer Konzepte der        in vivo Modellen erfordert 2013 sogar die Einstellung
from different countries, of which ambitious graduate        donors, we keep them informed on research outcomes             Krebsentstehung, Immunüberwachung und gezielter            eines weiteren Datenanalysten und Anwerbung einer
and PhD students form an indispensable part.                 and their application to the benefit of sick children         Therapien an die speziellen Eigenheiten von Kinder-         jungen neuen Arbeitsgruppe. Um der Verantwortung
Guided by our experienced group leaders and                  and for this reason have also invested in a science             krebserkrankungen wird von einem hoch motivierten,        gegenüber unseren SpenderInnen gerecht zu werden,
postdocs, several of these students successfully             communication team. This report is the most recent              multidisziplinären Team von CCRI Wissenschaftlern         informieren wir sie über den Einsatz unserer Mittel
completed their theses in the reporting period.              product of their important work.                               getragen, in dem ambitionierte Diplom-/Master und          für Forschung und deren Anwendung zum Wohl kranker
                                                                                                                            DissertationsstudentInnen eine wesentliche Rolle           Kinder und haben dafür auch in ein Wissenschafts­
                                                             Heinrich Kovar                                                 ­spielen. Angeleitet von erfahrenen GruppenleiterInnen     kommunikationsteam investiert. Der vorliegende
                                                             Scientific Director                                           und PostdoktorandInnen konnten mehrere StudentIn-           Jahresbericht ist das bislang letzte Produkt seiner
                                                                                                                             nen ihre Dissertation im Berichtszeitraum abschließen.    wichtigen Arbeit.

                                                                                                                                                                                      Heinrich Kovar
                                                                                                                                                                                      Wissenschaftlicher Leiter
Research
Report
Forschungs
bericht
Leukaemias
Immunological
Diagnostics

Leukämien
Immunologische
Diagnostik

Group leader
Michael N. Dworzak
Michael.Dworzak@ccri.at

Staff scientist
Zvenyslava Husak

Diploma/MSc student
Romana Breitler1

Technician
Angela Schumich
Susanne Suhendra2

1 since Dec. 2012
2 since Aug. 2011
Research focus                                                  Forschungsschwerpunkt                                           Specific project

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Leukaemias
Innovative diagnostic                                           Innovative immunologische                                       CD99 and HSP70 crosstalk
tools for paediatric                                            Diagnostik für Leukämie                                         in ALL cells increases NK
leukaemia                                                       im Kindesalter                                                  cytotoxicity

Our group’s research focus resides in developing                Die Entwicklung und Validierung neuer diagnostischer            CD99, an antigen implicated in cell survival and                                                s HSP70*                           s HSP70**                                                            cy HSP70**

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 22–23
and validating new diagnostic methods based                     Methoden basierend auf Durchflußzytometrie ist                  adhesion, is strongly expressed on Ewing tumours
on flow cytometry – mainly in the field of childhood            das Hauptziel unserer Forschungsgruppe. Dabei                   and on acute leukaemias. We previously found

                                                                                                                                                                                        Cell counts
leukaemia and lymphoma, which make up about                     konzentrieren wir uns vor allem auf die pädiatrischen           that modulation of this antigen induces cell death in

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 St. Anna Kinderkrebsforschung/CCRI Scientific Report 2011–2012
50% of all cancer cases in children and adolescents.            Leukämien sowie Lymphome, die gemeinsam etwa                    TEL/AML1-positive ALL [1]. We also observed that
Our working directions embrace investigations                   50% aller Krebserkrankungen im Kindes- und Jugend-              CD99-modulation up-regulates the heat shock                                       00          101    102   103       00      101                   102                    103            00          101        102   103
into disease-associated peculiarities of protein                alter ausmachen. Zusammenfassend sind die Themen                protein hsp70 in leukaemic cells. Based on these
ex­pression which can be exploited clinically                   unserer Arbeit einerseits die krankheitsassoziierten            findings, we speculated that CD99-mediated hsp70
                                                                                                                                                                                                Fig. 1 – HSP up-regulation in primary ALL cells (red: CD99stimulation;
for elaborate diagnostics [1], risk stratification              Besonderheiten in der Proteinexpression und die sich            up-regulation would induce NK-cell cytotoxicity.                blue and grey: (mock) controls.
and treatment tailoring to individual needs [2]:                daraus ergebenden Möglichkeiten für Feindiagnostik [1],         In our subsequent investigations supported by
e.g. highly sensitive and specific detection of                 Prognoseevaluation, Risikostratifizierung und indivi­           the Austrian National Bank1 we demonstrated that
minimal residual disease in acute lymphoblastic                 dualisierte Behandlungsplanung [2], basierend vor               CD99-mediated hsp70 up-regulation induces
as well as myeloid leukaemia1. In an additional but             allem auf hochsensitiver und spezifischer Detektion             increased NK-cell cytotoxicity against ALL cells,                                                      BCP-ALL                                                                                      Jurkat
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                P
Leukaemias           Group leader
                     Renate Panzer-Grümayer
Biology of           Renate.Panzer-Gruemayer@ccri.at

Leukaemias           Postdoctoral fellows
                     Reinhard Grausenburger
                     Kamilla Malinowska-Ozdowy1
                     Maria Morak
Leukämien            PhD students
Biologie der         Stephan Daniel Bastelberger2
                     Gerhard Fuka
Leukämien            Ulrike Kaindl
                     Christine Nassimbeni3

                     Technicians
                     Susanna Fischer
                     Andrea Inthal4
                     Astrid Mecklenbräuker5
                     Marion Zeginigg6
1 since Aug. 2012
2 since May 2011     Clinicians,
3 since Febr. 2011   St. Anna Children’s Hospital
4 maternity leave    Andische Attarbaschi
  from Nov. 2011     Georg Mann
5 since Aug. 2011
6 since May 2011     LabDia Labordiagnostik GmbH
7 Vice Director      Oskar A. Haas7
Research focus                                                                                                             Forschungsschwerpunkt

                                                                                                                                                                                                                                                 Leukaemias
Unraveling leukaemia –                                                                                                     Entschlüsselung der
pathogenesis to improve                                                                                                    Leukämieentstehung –
prognosis of affected children                                                                                             Prognose verbessern

Childhood acute lymphoblastic leukaemia (ALL), the            Why do some leukaemias re-occur?                             Die akute lymphoblastische Leukämie (ALL) ist als          insbesondere auf die Funktion von ETV6/RUNX1 in der

                                                                                                                                                                                                                                                 26–27
most frequent cancer in childhood and adolescence,                                                                         häufigste Krebsart des Kindes- und Jugendalters mit        leukämischen Zelle, sowie die zeitliche Abfolge und Be­-
has reached an overall cure rate of approximately 80%         To gain new insights into the relapse mechanisms, we         derzeitigen risiko-angepassten Therapieprotokollen         schaffenheit von kritischen sekundären Veränderungen
when treated according to contemporary risk-directed          have employed high resolution SNP arrays and, more           in ungefähr 80% heilbar. Dieser Erfolg hat dazu geführt,   in beiden Leukämiegruppen konzentriert [1][2][5][6].

                                                                                                                                                                                                                                                 St. Anna Kinderkrebsforschung/CCRI Scientific Report 2011–2012
protocols. Yet despite this remarkable progress, a            recently, also next generation sequencing, for the           dass nun auch die Lebensqualität bei Kindern mit ALL
substantial proportion of cases still suffers a relapse,      unbiased genome-wide identification of copy number           ein wichtiges Kriterium für die Beurteilung der Therapie   Warum treten Leukämien erneut auf?
making leukaemia the 4th most common cause of                 aberrations and somatic sequence mutations in                darstellt und daher weniger toxische therapeutische
death in this age group. Consequently, current research       various leukaemia subgroups. These studies are com-          Maßnahmen, als die bisher angewandten, notwendig           Um neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Rezidiv-
focuses on poorly responding ALL subgroups and the            plemented by targeted re-sequencing and functional           geworden sind. Aus diesem Grund haben wir uns zum          entwicklung zu gewinnen, haben wir hochauflösende
identification of new genetic markers. Additionally, given    analysis of candidate genes. Thereby we detected             übergeordneten Forschungsziel gesetzt, einerseits          SNP Arrays und genomweite Sequenzierungen für den
the high cure rates of children with ALL, novel treatment     CREBBP deletion and sequence mutations in more               neue prognostisch relevante molekulare Läsionen zu         uneingeschränkten Nachweis von genetischen Ver-
strategies that are less toxic than the currently applied     than half of all HD ALL cases at relapse. Moreover, these    entdecken und zu charakterisieren, andererseits aber       änderungen verwendet. Diese Studien wurden durch
regimens are urgently needed. Therefore, the ultimate         mutations seem to prevail at initial presentation of         auch generell zum besseren Verständnis beizutragen,        funktionelle Analysen ausgewählter Gene ergänzt. Wir
goal of our research is to identify and characterise new      relapse cases – albeit to a lesser extent than at relapse.   wie Mutationen zusammenwirken und zu einer klinisch        konnten so einerseits bei hyperdiploiden Leukämien
prognostic and predictive molecular lesions but also to       Thus, CREBBP mutations might eventually be explored          manifesten Leukämie führen. Darüber hinaus möchten         und ETV6/RUNX1-positiven, andererseits bei T Zell-
understand how such changes collude to produce and            as biomarkers for refined risk stratification and cus­       wir untersuchen, ob bestimmte genomische Ver­              Leukämien feststellen, dass die meisten Rezidive
sustain overt leukaemia, progress to relapse and cause        tomized treatment [2]. Similar strategies were applied       änderungen für den Bestand der Leukämieerkrankung          von einer gemeinsamen Vorläuferzelle abstammen
drug resistance. To reach this ambitious goal, we i)          to explore relapse mechanisms of ETV6/RUNX1-posi-            notwendig sind, welche Rolle sie in der Rezidivent-        oder sogar komplett unterschiedlich sind [1][2][7].
try to understand why and how leukaemia develops and          tive leukaemias and late relapsing T cell precursor ALL.     wicklung spielen und wie sie zu einer Resistenz gegen      Da alle diese Studien große Patientenzahlen benötigen,
progresses, and ii) use molecular methods to assess           The majority of relapses were either derived from a          Chemotherapeutika beitragen.                               wurden sie im Rahmen von internationalen Kollabora­
the in vivo treatment response of children with ALL.          common ancestral clone or differed completely from                                                                      tionen, insbesondere der BFM Studiengruppen,
                                                              the initial leukaemia [1][7]. All these studies required     Welche Mutationen sind für ALL wichtig?                    durchgeführt.
What mutations drive leukaemia?                               large patient cohorts and sample collections and were
                                                              only possible through international collaborations.          Der Hauptfokus unserer Grundlagen- und transla­            Erfassung des Therapieansprechens
The main focus of our basic and translational research                                                                     tionalen Forschung liegt auf zwei großen, genomisch
lies on two large, genomically homogenous ALL sub-            Individualisation of leukaemia treatment                     einheitlich definierten Untergruppen der ALL, die          Mittels hochauflösender molekularer Methoden
groups, comprising approximately 20% of all ALL cases                                                                      jeweils ca. 20% aller Leukämien ausmachen. Die eine        bestimmen wir das individuelle Therapieansprechen
each. The first subgroup carries the ETV6/RUNX1, the          Molecular detection of in vivo response to chemo­­           Gruppe ist durch das Vorhandensein des ETV6/RUNX1          aller Kinder mit ALL in Österreich. Diese Form der
second a high hyperdiploid karyotype (HD). They share         therapy is currently one of the best predictive              Fusionsgens, die zweite durch einen hyperdiploiden         Diagnostik stellt derzeit einen der besten prädiktiven
similar clinical features, as both generally lack high risk   parameters and therefore an integral part of most            Chromosomensatz charakterisiert; beide Leukämie­           Parameter da und ist in die meisten Therapiestudien
criteria and respond rapidly to initial chemotherapy.         treatment protocols [8][9]. Methods and applications         formen sind generell nicht mit Hochrisiko-Kriterien        integriert [8][9]. Die Methoden und Anwendungen
They relapse, however, in up to 20% of cases from which       are subjected to continuous improvement and                  assoziiert und sprechen sehr gut auf die Ersttherapie      werden innerhalb der Europäischen MRD Gruppe
a substantial proportion is resistant to treatment [1].       adaptation within the EURO-MRD Group.                        an. Nichtsdestoweniger treten bei bis zu 20% der Kinder    ständig verbessert und erweitert.
Both genetic entities have been shown to develop during                                                                    Rezidive auf. Im Gegensatz zur früheren Annahme, dass
fetal life, and need – in addition to the ETV6/RUNX1          For further reading                                          diese Rezidive abermals gut auf die Therapie anspre-       Literaturangaben
                                                              [1] Kuster, Grausenburger et al. 2011                                                                                   [1] Kuster, Grausenburger et al. 2011
gene fusion and the non-disjunction event that leads          [2] Inthal, Zeitlhofer et al. 2012                           chen, ist bei einer beträchtlichen Anzahl der Patienten    [2] Inthal, Zeitlhofer et al. 2012
to the gain of additional chromosomes – cooperating           [3] Panzer-Grümayer, Fasching et al. 2002                    nun eine Resistenz gegen die verabreichte Therapie         [3] Panzer-Grümayer, Fasching et al. 2002
aberrations for progression to overt leukaemia [3][4].        [4] Ford, Bennett et al. 1998                                beobachtet worden [1][2]. Beide Leukämieformen             [4] Ford, Bennett et al. 1998
                                                              [5] Fuka, Kauer et al. 2011                                                                                             [5] Fuka, Kauer et al. 2011
During the last two years, we specifically addressed the      [6] Fuka, Kantner et al. 2012
                                                                                                                           entstehen bereits während der fötalen Entwicklung          [6] Fuka, Kantner et al. 2012
function of ETV6/RUNX1 in the fully malignant cell, as        [7] Szczepanski, van der Velden et al. 2011                  im Mutterleib und benötigen weitere Mutationen,            [7] Szczepanski, van der Velden et al. 2011
well as the timing and nature of presumably pivotal sec­      [8] Schrappe, Valsecchi et al. 2011                          um eine klinisch manifeste Leukämie zu erzeugen [3][4].    [8] Schrappe, Valsecchi et al. 2011
                                                              [9] Conter, Bartram et al. 2010                                                                                         [9] Conter, Bartram et al. 2010
ondary aberrations in both ALL subgroups [1][2][5][6].                                                                     Während der letzten zwei Jahre haben wir uns
Specific project                                                                                                                      Specific project

                                                                                                                                                                                                                                                                     Leukaemias
ETV6/RUNX1 perturbs key                                                                                                               Challenging P2RY8-CRLF2’s
processes and is essential                                                                                                            role as main relapse-driving
for leukaemia                                                                                                                         force in leukaemia

                                                           A                                  B
To evaluate the impact of ETV6/RUNX1 on the regula-                                                                                   The P2RY8-CRLF2 fusion defines a particular relapse-         In collaboration with

                                                                                                                                                                                                                                                                     28–29
                                                                                                                                                                                                   Kofler R. and Rainer J., Tyrolian Cancer Research Institute
tion of genes and pathways in leukaemia, we performed                                                                                 prone subset of ALL in non-Down Syndrome (DS)                and Biocenter – Division Molecular Pathophysiology,
shRNA-mediated knock-down of the endogeneous                                                                                          children. It derives from an interstitial deletion in        Innsbruck Medical University, Austria
fusion gene in two leukaemic cell lines and investi­                                                                                  the PAR1 region, results in the overexpression of the        Bauer E., Kanter H.P. and Stoiber D., Ludwig Boltzmann

                                                                                                                                                                                                                                                                     St. Anna Kinderkrebsforschung/CCRI Scientific Report 2011–2012
                                                                                                                                                                                                   Institute for Cancer Research, Vienna, Austria
ga­ted the ensuing consequences on genome-wide                                                                                        cytokine receptor-like factor 2 (CRLF2) and practi-
                                                                                                                                                                                                   Hall A. and Russel L., Northern Institute for Cancer Research,
gene expression patterns and deducible regulatory                                                                                     cally never concurs with ETV6-RUNX1, MLL, TCF3 or            Newcastle University, Newcastle upon Tyne UK
functions [1]. We thereby identified 777 genes whose                                                                                  BCR-ABL fusions. Previous reports suggested that             Metzler M., Department of Paediatrics, University of
 expression was substantially altered with approximately                                                                              P2RY8-CRLF2 represents a driver mutation and that            Erlangen-Nuernberg, Erlangen, Germany
                                                                                                                                                                                                   Meyer L.H., Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin,
 equal numbers up- or down-regulated. The up-­­­                                                                                      the abrogation of its signaling may by therapeutically       Ulm, Germany
regula­ted set was significantly enriched with genes                                                                                  exploited. Prompted by the observation of subclonal          Meyer C. and Marschalek R., Institute of Pharmacological
included in cell activation, immune response,                                                                                         distribution of the fusion, we investigate whether           Biology/DCAL, Goethe-University, Frankfurt, Germany
                                                                                                                                                                                                   Harbott J., Oncogenetic laboratory, Dept. Ped. Haematol/Oncol.,
apoptosis, signal transduction and development, and                                                                                   and to what extent different clone sizes influence           Justus-Liebig University, Gießen, Germany
­differentiation categories (Fig. 1). In the ETV6/RUNX1                                                                               disease and relapse development. For this purpose,           Associazione Italiana di Ematologia ed Oncologia
knock-down set, only PI3K/AKT/mTOR signaling and                                                                                      we quantified the genomic P2RY8-CRLF2 fusion                 Pediatrica (AIEOP)-Berlin-Frankfurt-Münster (BFM)
                                                                                                                                                                                                   Study Group, European Study Group for the Detection
haematopoietic stem cell category were observed.                                                                                      product and correlated it with the corresponding
                                                                                                                                                                                                   of Minimal Residual Disease (Euro-MRD-Group).
Comparable gene expression signatures obtained                                                                                        CRLF2 expression levels in patients enrolled in the
from primary ETV6/RUNX1-positive ALL samples                                                                                          BFM-ALL 2000 protocol in Austria.                            For further reading
also ­underlined the relevance of these pathways and                                                                                                                                               [1] Fuka, Kauer et al. 2011
                                                                                                                                                                                                   [2] Fuka, Kantner et al. 2012
molecular functions. As a consequence, we analysed                                                                                    Of 268 cases without recurrent chromosomal                   [3] Kuster, Grausenburger et al. 2011
the interaction between the fusion gene and                                                                                           translocations and high-hyperdiploidy (representing          [4] Attarbaschi, Morak et al. 2012
PI3K/AKT/mTOR pathway activation in more detail                                                                                       approximately 50% of all cases), 67 (25%) were               [5] Morak, Attarbaschi et al. 2012

and showed that ETV6/RUNX1 indeed activates this                                                                                      P2RY8-CRLF2-positive [4]. The respective clone sizes
pathway and that pharmacological inhibition                                                                                           were ≥20% in 27% and
Leukaemias
Genetics of
Leukaemia

Leukämien
Leukämiegenetik

Group leader
Sabine Strehl
Sabine.Strehl@ccri.at

Postdocs
Dagma Denk1
Klaus Fortschegger
Karin Nebral2

PhD students
Stefanie Anderl3
Sara Colomer Lahiguera4
Dagmar Denk5

Diploma/MSc student
Teresa Preglej6

Technician
Margit König

Clinicians,
St. Anna Children’s Hospital
Andishe Attarbaschi
Michael N. Dworzak
Georg Mann

1   since Aug. 2012
2   until Febr. 2012
3   since Apr. 2011
4   since Dec. 2011
5   until July 2012
6   since Sept. 2012
Research focus                                                                                                          Forschungsschwerpunkt

                                                                                                                                                                                                                                            Leukaemias
Genetic and biological                                                                                                  Genetische und
characterisation of paediatric                                                                                          biologische Charakterisierung
acute leukaemia                                                                                                         akuter Leukämien

Although in the majority of leukaemia the primary           PAX5 aberrations in B-cell leukaemia                        In der Mehrheit der akuten Leukämien im Kindes- und        Leukämie und PAX5

                                                                                                                                                                                                                                            32–33
genetic alterations responsible for the pathogenesis                                                                    Jugendalter wurden die für die Krankheitsentstehung
of the disease have already been unraveled [1][2], in       To gain further insights into the pathogenesis of B-cell    verantwortlichen primären genetischen Veränderungen        Um neue Erkenntnisse in Bezug auf die Krankheits-
many instances the underlying molecular genetic             precursor acute lymphoblastic leukaemia (BCP-ALL),          bereits aufgeklärt [1][2]. Dennoch sind in vielen Fällen   entstehung der B-Vorläuferzell akuten lymphatischen

                                                                                                                                                                                                                                            St. Anna Kinderkrebsforschung/CCRI Scientific Report 2011–2012
lesions are still unknown. Furthermore, the biological      we are focusing on the functional consequences of           die genetischen Aberrationen, die zur Leukämie­            Leukämie (B-ALL) zu gewinnen, erforschen wir schwer­
consequences as well the clinical impact of numerous        PAX5 alterations. The rationale for the selection of this   entwicklung führen, nach wie vor unerforscht, und          punktmäßig die Auswirkungen von Veränderungen
specific genetic alterations remain to be determined.       particular gene is derived from the fact that PAX5 plays    sowohl deren biologische Auswirkungen als auch deren       des PAX5 Gens. Die Motivation, gerade dieses Gen zu
                                                            a pivotal role in B-cell commitment and maintenance         Einfluss auf die Prognose der PatientInnen unbekannt.      untersuchen, begründet sich darauf, dass PAX5 eine
Therefore, the research of the Genetics of Leukaemia        and is affected by mutations – including deletions,                                                                    zentrale Funktion in der Entwicklung normaler B-Zellen
group is centred around two main aspects: On the one        amplifications, point mutations, and gene rearrange-        Deshalb fokussiert die Arbeitsgruppe für Leukämie-         und deren Erhaltung spielt und in ungefähr 30% aller
hand, we focus on the identification of novel genetic       ments – in about 30% of paediatric BCP-ALL, suggest-        genetik ihre Arbeit auf zwei Schwerpunktthemen: Einer-     BALL von genetischen Veränderungen – Deletionen,
alterations that are involved in the pathogenesis and       ing a crucial role in the pathogenesis of the disease.      seits auf die Identifizierung genetischer Veränderungen,   Amplifikationen, Mutationen und Genrearrangements,
progression of childhood acute leukaemia and the            Based on our identification of several PAX5 fusion          die in die Krankheitsentstehung und das Fortschreiten      die zu Genfusionen führen – betroffen ist. Nahe­
evaluation of genetic lesions as potential predictive       genes, which encode potentially oncogenic aberrant          einer akuten Leukämie involviert sind, sowie die           liegender­weise könnte PAX5 deshalb auch eine Rolle
biomarkers for the refinement of risk stratification and    transcription factors [3–5], we now aim to elucidate        Bewertung der prognostischen Relevanz bestimmter           in der Leukämieentstehung spielen. Ausgehend von
risk-adapted therapy. On the other hand, our aim is to      their role in leukaemogenesis.                              genetischer Veränderungen, die in Folge als sogenannte     unserer Identifikation einiger PAX5 Partnergene [3–5]
gain further insights into the functional consequences                                                                  Biomarker zur Risikobewertung und Therapieab­              erforschen wir nun, welche Rolle diese potentiell
of specific genetic alterations, in particular those        References                                                  stimmung herangezogen werden könnten. Andererseits         onkogenen Fusionsgene in der Pathogenese der akuten
                                                            [1] Pui, Carroll et al. 2011
potentially oncogenic fusion genes that have been           [2] Pui, Mullighan et al. 2012                              ist es Ziel unserer Forschungsarbeit, die biologischen     Leukämie spielen.
identified by our group [3][4].                             [3] Nebral, König et al. 2007                               Auswirkungen bestimmter genetischer Veränderungen
                                                            [4] Nebral, Denk et al. 2009                                zu erforschen, insbesondere jener Fusionsgene, die         Literaturangaben
                                                            [5] Denk, Nebral et al. 2012                                                                                           [1] Pui, Carroll et al. 2011
Genetic alterations and prognosis                                                                                       unsere Arbeitsgruppe identifiziert hat [3][4].             [2] Pui, Mullighan et al. 2012
                                                                                                                                                                                   [3] Nebral, König et al. 2007
To accomplish these tasks, we conduct comprehen-                                                                        Die Bedeutung genetischer Veränderungen                    [4] Nebral, Denk et al. 2009
                                                                                                                                                                                   [5] Denk, Nebral et al. 2012
sive population-based screening studies for genetic
alterations in leukaemia samples of patients enrolled                                                                   Um diese Ziele zu erreichen, führen wir umfassende
in the Austrian BFM clinical trials employing a range of                                                                genetische Analysen der leukämischen Zellen aller
molecular genetic approaches. Genetic and clinical                                                                      PatientInnen durch, die in den österreichischen
datasets are then used to determine whether some                                                                        Leukämiestudien registriert sind. Dafür setzen wir eine
recurring genetic alteration may serve as biomarkers                                                                    Reihe molekularer Techniken ein. Um festzustellen,
for treatment failure and whether its occurrence may,                                                                   ob eine spezifische genetische Veränderung mit einem
therefore, justify therapy intensification. The assess-                                                                 hohen Risiko eines Therapieversagens einhergeht
ment of the prognostic relevance of specific genetic                                                                    und als prognostisch aufschlussreicher genetischer
aberrations is performed in close collaboration with the                                                                Biomarker eingesetzt werden kann, werden genetische
clinicians of the St. Anna Children’s Hospital and within                                                               und klinische Daten miteinander korreliert. Die Be-
the framework of the International BFM Study Group.                                                                     wertung der prognostischen Relevanz der genetischen
                                                                                                                        Marker, die zu einer verfeinerten Einteilung in Risiko-
                                                                                                                        gruppen führen könnte, wird in enger Zusammenarbeit
                                                                                                                        mit den ÄrztInnen des St. Anna Kinderspitals und
                                                                                                                        der Inter­nationalen BFM Studiengruppe durchgeführt.
Specific project                                                                                                         Specific project

                                                                                                                                                                                                                                                         Leukaemias
Functional consequences                                                                                                  Treatment outcome of
of PAX5 fusion proteins                                                                                                  childhood leukaemia with
                                                                                                                         specific genetic alterations

In about 30% of B-cell precursor acute lymphoblastic          gene transcription. In contrast to these common            In international collaborations, we continually            of leukaemia, we have analysed 350 cases lacking the

                                                                                                                                                                                                                                                         34–35
leukaemia (BCP-ALL), PAX5, a master regulator of              biochemical properties, our experiments showed that        ­con­tribute to studies regarding the prognostic           major sentinel fusion genes by an IGH@ break-apart
B-cell development, is affected by genetic alterations        only some PAX5 fusion proteins are capable of homo-        relevance of specific genetic alterations in the context   FISH assay and have identified IGH@ translocations
including deletions, amplifications, point mutations,         oligomerisation while others are not. Since PAX5 wild-      of the I-BFM and in comparison to other treatment         in ~5% of patients. This study confirmed CRLF2 to be

                                                                                                                                                                                                                                                         St. Anna Kinderkrebsforschung/CCRI Scientific Report 2011–2012
and the formation of fusion genes [1]. While deletions        type protein is known to bind to DNA as monomer, the       protocols. These multicentre studies are a necessity       the most frequent IGH@ partner gene, however, in
and point mutations frequently coincide with known            interfaces for self-interaction are provided by distinct   to increase the size of patient cohorts to gain more       50% of cases the IGH@ translocation partners remain
sentinel alterations such as the ETV6-RUNX1 and               moieties such as coiled-coil domains present in the        statistical power, and to analyse rare disease entities.   unknown and their identification is still ongoing.
BCR-ABL1 fusion genes, and are therefore considered           respective partner proteins. In terms of their impact on
as secondary events, PAX5 rearrangements, which               PAX5 target gene expression, at least in reporter gene     MLL and CRLF2 rearrangements                               STAT5B-RARA-positive acute
result in the expression of potentially oncogenic             assays, some of the PAX5 fusion proteins appeared to                                                                  promyelocytic leukaemia
fusion genes, most likely represent primary genetic           have activation potential rather than mere antagonizing    The I-BFM study group has extended its meta-analysis
events. The chimeric proteins encoded by the fusion           or repressive capacity. However, in a murine cell line     assessing the clinical impact of specific MLL rearrange-   Furthermore, we have determined that, in contrast
transcripts are hypothesised to act as trans-dominant         model, the effect of PAX5 chimeric proteins on the         ments in paediatric acute myeloid leukaemia (AML)          to PML-RARA+ acute promyelocytic leukaemia (APL),
aberrant transcription factors, which antagonize              transcriptional activation of the PAX5 target Cd79a        and showed that not only the MLL translocation partner     which is responsive to treatment with all-trans
wild-type PAX5 function. Based on our own studies and         could not be confirmed and thus, additional studies        itself [1] but also secondary cytogenetic aberrations      retinoic acid (ATRA) and arsenic trioxide (ATO),
those of others, in which it has been determined that         are required to determine the impact of PAX5 chimeric      independently predict clinical outcome [2]. Moreover,      the STAT5B-RARA fusion variant defines a highly
the N-terminus of PAX5 is fused to a markedly hetero-         proteins on PAX5 target gene transcription.                in a comparative study it has been determined that         relapse-prone APL subgroup, which is insensitive
geneous group of C-terminal fusion partners including                                                                    the cumulative relapse incidence of P2RY8-CRLF2+           to both therapeutic agents. Hence, the accurate
transcription factors, structural proteins or the tyrosine    Constitutive kinase activity of PAX5-JAK2                  patients treated on the AIEOP-BFM or UK trials did         identification of this rare subtype of APL is therefore
kinase JAK2 [1–5], we currently aim to investigate                                                                       not differ statistically. However, the relapse rate of     essential for therapeutic decision-making [4].
the biochemical and functional properties of these            Intriguingly, amongst all PAX5 fusion proteins, PAX5-      IGH@-CRLF2+ patients was much higher in patients
                                                                                                                                                                                    In collaboration with
distinct chimeric proteins.                                   JAK2 appears to have a unique function, because it has     enrolled in UK trials suggesting treatment-related         The Austrian (represented by Andishe Attarbaschi,
                                                              constitutive kinase activity and activates the JAK-STAT    differences [3].                                           Michael N. Dworzak, Georg Mann, all St. Anna Children’s Hospital)
Properties of PAX5 fusion proteins                            signaling pathway. More specifically, PAX5JAK2 itself                                                                 and the International Berlin-Frankfurt-Münster Study Group
                                                                                                                                                                                    (I-BFM-SG).
                                                              is phosphorylated and, in turn, phosphorylates and         IGH@ translocations
The consistent retention of the N-terminal PAX5 DNA-          activates downstream STATs. Furthermore, gene                                                                         References
binding paired domain, which is fused to the C-terminal       expression profiling of PAX5-JAK2 positive patient         In another international project with the aim to           [1] Balgobind, Raimondi et al. 2009
                                                                                                                                                                                    [2] Coenen, Raimondi et al. 2011
 domains of one of the highly diverse partner proteins,       samples revealed high similarities with BCR-ABL1           ascertain the true incidence of IGH@ translocations
                                                                                                                                                                                    [3] Attarbaschi, Morak et al. 2012
indicates that PAX5 chimeric proteins may have­               and JAK2-mutated BCP-ALL, further substantiating           in BCP-ALL and to further characterise this subtype        [4] Strehl, König, et al. 2012
­properties both common to and distinct from those            that in the primary leukaemia, the JAK-STAT pathway
 of wild-type PAX5. Indeed, independent of the genuine        is indeed activated. Importantly, at least in vitro, the
subcellular localisation of the individual partner protein,   kinase ­activity of PAX5-JAK2 can be efficiently blocked                                                              Fig. 1 – The indicated PAX5 fusion proteins predominantly localise
 all PAX5 fusion proteins display a predominantly             by JAK2 inhibitors, rendering it a potential target for                                                               to the nucleus as determined by immunofluorescence and confocal
nuclear localisation (Fig. 1), which appears to be mainly     therapeutic intervention.                                                                                             microscopy; white arrow points out punctate cytoplasmic staining
                                                                                                                                                                                    and white bars indicate 20 μm.
 dictated by the paired domain. Intriguingly, in contrast
to the cytoplasmic localisation of all other JAK2 fusion      References
                                                              [1] Mullighan, Goorha et al. 2007
 proteins analysed to date, PAX5-JAK2 is also a nuclear       [2] Nebral, König et al. 2007
 protein. As a second common key characteristic               [3] Nebral, Denk et al. 2009
 of all PAX5 fusion proteins, the PAX5 paired domain          [4] Coyaud, Struski et al. 2010
                                                              [5] Denk, Nebral et al. 2012
 mediates their DNA interactions at specific PAX5 target
sequences, albeit with obviously variable affinities,
 pointing at potential differences in their effects on
Solid Tumours    Group leader
                 Peter F. Ambros
Tumour Biology   Peter.Ambros@ccri.at

                 Staff scientist
                 Ingeborg M. Ambros
Solide Tumoren   Sabine Taschner-Mandl

Tumorbiologie    PhD students
                 M. Reza Abbasi1
                 Dominik Bogen2
                 Fikret Rifatbegovic3
                 Tamara Weiss4

                 Diploma/MSc student
                 Magdalena Schwarz5

                 Technicians
                 Bettina Brunner-Herglotz
                 Andrea Ziegler

                 Clinicians
                 St. Anna Children’s Hospital
                 Leo Kager
                 Ruth Ladenstein

                 1   since Mar. 2012
                 2   currently at NIH
                 3   since May 2012
                 4   since Oct. 2011
                 5   since Sep. 2012
Research focus                                                                                                                    Forschungsschwerpunkt

                                                                                                                                                                                                                                                                 Solid Tumours
Understanding paediatric                                                                                                          Einblicke in die
tumours facilitates                                                                                                               Tumorbiologie erlaubt
patient-specific treatment                                                                                                        individuelle Behandlung

Our research is primarily devoted to understanding            presently available, allowing detection of copy number              Es ist unser Ziel, Einblicke in Genomveränderungen         Bruchstellen, Nachweis von Genvervielfältigungen,

                                                                                                                                                                                                                                                                 38–39
the genomic and cell biological aspects of neuro­             changes that affect even single exons, exact breakpoint             und die zellbiologischen Eigenschaften von Neuroblas-      und Chromothripsis, einer Form von sog. katastrophaler
blastomas and other paediatric solid tumours to               localisations, gene amplifications, uniparental disomies,           tomen und anderen soliden Tumoren bei Kindern und          genomischer Umlagerung, die mit einer schlechten
establish a sound basis for patient specific treatment        low-level-mosaicisms and chromothripsis, a recently                 Jugendlichen zu gewinnen, um eine wissenschaftliche        Prognose einhergeht [4]. Auch die klassische Methode

                                                                                                                                                                                                                                                                 St. Anna Kinderkrebsforschung/CCRI Scientific Report 2011–2012
options and to provide information on therapeutically         described state of genomic catastrophe indicating                   Grundlage für individuelle Therapien zu begründen.         der Interphase Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung
useful compounds that induce tumour cell senescence           unfavourable prognosis [4]. This information, provided              Zudem identifizieren wir Wirkstoffe, die Tumorzellen       wird in der Diagnostik angewandt. Mithilfe dieser
and tumour cell death.                                        to the clinician in charge, enables a patient-tailored              altern bzw. absterben lassen.                              Information können Therapien auf den Patienten
                                                              treatment strategy.                                                                                                            maßgeschneidert werden.
Genomic data helps to direct therapy                                                                                              Eine Basis für individuelle Therapien
                                                              Another crucial diagnostic pillar is the proof of tumour                                                                       Ein weiterer Eckpfeiler der Diagnostik ist die B
                                                                                                                                                                                                                                            ­ eurteilung
Neuroblastomas are the most frequent solid tumours            cells in the bone marrow, performed by a highly                     Neuroblastome sind die häufigsten Tumoren bei Säug­        des Therapieansprechens mittels Nachweis von
of infancy and early childhood. Their biological              sophisticated combination of genetic and immunologic                lingen und Kleinkindern mit einem biologisch einzig­       Tumorzellen im Knochenmark bei Einsatz von gene-
be­haviour is unique and does not necessarily                 techniques and an automatic microscope [5].                         artigen Verhalten, das oftmals von den Genomver­           tischen und immunologischen Techniken und einem
correspond to tumour dissemination but is largely                                                                                 änderungen des Tumors abhängig ist. In mehr als einem      vollautomatischen Fluoreszenzmikroskop [5].
dependent on tumour genomics. A favourable course,            International studies                                               Drittel der Patienten verhalten sich die Neuroblastome
which occurs in more than a third of patients, is based                                                                           durch spontane Rückbildung (Absterben der Tumor­           Internationale Studien
on spontaneous regression or maturation of tumour             Currently, two European neuroblastoma studies cover                 zellen) oder durch Ausreifung gutartig. Bei der Mehrzahl
cells. In the majority of patients, however, neuro­           the vast majority of patients throughout Europe by                  der Patienten werden allerdings aggressive Neuro­          Aktuell werden in zwei europäischen Neuroblastom-
blastomas behave aggressively [1]. Over the last two          implementing genomic features to direct therapy:                    blastome diagnostiziert [1]. Unsere Forschungsarbeiten     Studien die Therapien auf Basis von Genominforma­
decades a number of research teams, including ours,           The Low/Intermediate Risk Neuroblastoma Study                       haben dazu beigetragen, Patienten, die sich hinsicht-      tionen angepasst: die Niedrig/Mittelhoch-Risiko
have provided evidence that genomic features help             (LINES) and the High Risk Neuroblastoma (HR-NBL)                    lich ihrer Prognose erheblich unterscheiden, anhand        Neuroblastom-Studie (LINES) und die Hoch-Risiko
to differentiate between prognostically different             Study. In both studies, our group has the role of chair-            tumorgenomischer Eigenschaften zu identifizieren.          Neuroblastom-Studie (HR-NBL). Wir leiten die
subgroups. Austria was in fact one of the first countries     man and co-chairman of the European Biology Group                   Österreich war weltweit eines der ersten Länder, in        ­euro­päische Biologie Gruppe, die die Genomanalysen
to apply a genome based treatment stratification,             to guarantee the best possible quality of the genomic               denen an Hand von Genomanalysen die Behandlungs-            durchführt. Der Zusammenschluss internationaler
resulting in a dramatic increase of surviving patients [2].   data [6]. The members of the Biology Group are from                 strategien festgesetzt wurden, was zu einem beacht-        Labors und permanente Qualitätskontrollen garan-
This worldwide accepted concept is now being applied          12 European and 4 non-European countries (Australia,                lichen Anstieg der Überlebensraten führte [2]. Dieses      tieren höchste Datenqualität. Zudem sind wir in zwei
and developed further in European clinical studies            Hong Kong, Israel und Japan). Furthermore, our group                Therapie­konzept ist heute weltweit anerkannt und wird     Initiativen aktiv, die genomische bzw. minimale Rest­
aiming at reducing or intensifying cytotoxic treatment        is embedded in two international efforts to link genomic            in europäischen Studien stetig weiter entwickelt und        erkrankungsdaten mit klinischen Daten verbinden, um
in genetically defined patient groups [3]. Since these        and MRD (minimal residual disease) information with                 verbessert [3]. Aktuelle klinische Studien verfolgen       weltweit verbindliche, diagnostische Standards und
current clinical studies range from a “wait and see           clinical data to establish consensus criteria that will             eine Strategie des Zuwartens ohne Chemotherapie            Kriterien für den Therapieerfolg festzulegen (Inter­
strategy” after complete/incomplete resection or              then be used worldwide (International Neuroblastoma                 nach kompletter, teilweiser oder gar keiner Resektion      national Neuroblastoma Risk Group – INRG, and Inter­
even no resection at all to the application of high dose      Risk Group – INRG, and International Neuroblastoma                  bis hin zu hochdosierter Chemotherapie und Stamm­          national Neuroblastoma Response Criteria – INRC) [6].
chemotherapy and stem cell transplantation, the               Response Criteria – INRC) [7].                                      zelltransplantation. Aufgrund dieser Behandlungs-
tumour-genome based therapy stratification has to be                                                                              unterschiede müssen die Untersuchungsmethoden,             Literaturangaben
                                                              For further reading                                                                                                            [1] Brodeur 2003, Maris, Hogarty et al. 2007
as secure, reliable, sensitive and specific as possible.      [1] Brodeur 2003; Maris, Hogarty et al. 2007                        welche den Entscheidungsprozess mitbestimmen,              [2] Ladenstein, Ambros et al. 1996
Hence, we apply the most advanced molecular-                  [2] Ladenstein, Ambros et al. 1996                                  sicher, zuverlässig, sensitiv und hochspezifisch sein.     [3] Cohn, Pearson et al. 2009
                                                              [3] Cohn, Pearson et al. 2009
genomic diagnostic tools currently available to us.                                                                               Wir verwenden höchstauflösende molekulargenetische         [4] Molenaar, Koster et al. 2012
                                                              [4] Molenaar, Koster et al. 2012                                                                                               [5] Ambros, Mehes et al. 2003
The detection of tumour genomic changes is per-               [5] Ambros, Mehes et al. 2003                                       Array Methoden, die nur an diesem Zentrum in der           [6] Ambros, Ambros et al. 2009; Cohn, Pearson et al. 2009;
formed by a high resolution array technique (besides          [6] Ambros, Benard et al. 2003; Ambros, Brunner et al. 2011         Neuroblastomdiagnostik eingesetzt werden. Derartige        Monclair, Brodeur et al. 2009; London, Castel et al. 2011;
the application of interphase FISH). The simultaneous         [7] Ambros, Ambros et al. 2009; Cohn, Pearson et al. 2009;          Analysen geben Aufschluss über die Organisation der        Moroz, Machin et al. 2011; Taggart, London et al. 2011;
                                                              Monclair, Brodeur et al. 2009; London, Castel et al. 2011;                                                                     Angelini, London et al. 2012; Schleiermacher, Mosseri et al. 2012
quantification of more than 2.6 million probes on             Moroz, Machin et al. 2011; Taggart, London et al. 2011;             Erbsubstanz und die Art und Anzahl von Abweichungen:
one array represents the highest genomic coverage             Angelini, London et al. 2012; Schleiermacher, Mosseri et al. 2012   Veränderungen einzelner Exons, Aufklärung exakter
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