Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

WISSENSCHAFTLICHER ERGEBNISBERICHT | Infektion und Immunität | Strategien für Prävention und Therapie 105
04.4 Chronische Infektion und Krebs
PROJEKTLEITER | Prof. Dr. Lars Zender | Nachwuchsgruppe Chronische Infektionen und Krebs |
lze08@helmholtz-hzi.de
PROJEKTMITARBEITER | Dr. Tae-Won Kang | Dr. Michelle Stange | Dr. Torsten Wüstefeld | Dr. Tetyana Yevsa |
Daniel Dauch | Florian Heinzmann | Lisa Hönicke | Anja Hohmeyer | Nils Jedicke | Marina Pesic | Ramona Rudalska
Leberkrebs (Hepatozelluläres Karzinom, HCC) ist eine der
häufi gsten und tödlichsten Krebsarten weltweit. Pro Jahr
kommen mehr als 700.000 neuen Fällen hinzu, von denen
50.000 in Europa auftreten.
Zur Erforschung der molekularen Mechanismen von Leberschäden,
Leberregeneration und Leberkrebs wählen wir
funktionelle genomische Ansätze. Dabei machen wir uns
den natürlichen Prozess der RNA-Interferenz (RNAi) zunutze.
In den letzten Jahren haben wir die Mikro-RNA basierte
shRNA-Technologie so weit entwickelt und verfeinert, dass
sowohl die stabile als auch die reversible RNAi-vermittelte
Inhibition aller endogenen Gene, die in kultivierten Zellen
und Leberregenerations- und Leberkrebs-Mausmodellen
vorkommen, ermöglicht wird. Die Nutzung von induzierbarer
RNAi ermöglicht uns die Einwirkung von Genprodukten
auf regenerierende Lebern und wachsende Tumoren von
Mäusen sowohl auf dem Einzelgen-Level als auch durch
aggregiertes Multigen-Screening. Retro- und lentivirale
shRNA-Bibliotheken auf Genomebene, die das Genom von
Säugern und Menschen beschreiben, werden für Screens
genutzt, um neue Therapeutika in der regenerativen Medizin
und hepatobiliären Onkologie zu identifi zieren.
1. Translationale regenerative Medizin und Zielstrukturen
beim Leberzellkarzinom Die Leber hat eine enorme Regenerationsfähigkeit
nach durch Toxine und Infektionen verursachten
Gewebeschäden. Es ist einzigartig, dass differenzierte
Hepatozyten, die normalerweise in der Go-Phase des
Zellzyklus angesiedelt sind, nach dem Leberschaden wieder
in den Zellzyklus eintreten können und neue Hepatozyten
erzeugen. Bei chronischem Leberschaden allerdings kommt
es zu einer Überforderung der regenerativen Kapazität
der Hepatozyten, die nur partiell durch einen Stammzellbereich
kompensiert werden kann. Die Konsequenz ist eine
chronische Leberinsuffi zienz, eines der größten Gesundheitsprobleme
weltweit.
Wir haben ein einzigartiges System etabliert, mit dem wir
in vivo RNAi-Screens durchführen, um positive und negative
Regulatoren der Hepatozyten-Vermehrung während
einer chronischen Lebererkrankung zu identifi zieren. In
einem kürzlich beendeten in vivo RNAi-Screen haben wir
eine doppelt spezifi sche Proteinkinase ermittelt, die für die
hepatische regenerative Medizin sehr vielversprechend ist.
Die funktionelle Charakterisierung hat gezeigt, dass der
Knockdown durch verschiedene shRNAs in einem Mausmodell
für chronische Leberinfektion zu einer mehr als
tausendfach erhöhten Hepatozyten-Proliferationskapazität
geführt hat. Folge war eine außerordentlich erhöhte Überlebensrate.
Zurzeit arbeiten wir daran, die erhaltenen genetischen
Informationen in neue pharmakologische Strategien
für die hepatische regenerative Medizin umzusetzen.
2. Translationale Onkologie, „Mosaic Cancer Mouse
Modeling“, in vivo RNA und Identifi zierung neuer innovativer
Therapeutika bei Leberkrebs Tumorgenetik kann
die Anwendung bestimmter therapeutischer Strategien
steuern und das Ergebnis der Behandlung voraussagen.
Durch die Kombination von in vivo RNAi-Technologie mit
leistungsstarken „Mosaic Liver Cancer Mouse Model“-
Systemen haben wir große Fortschritte bei der Lokalisierung
neuer Krebsgene und Tumorsuppresionsnetzwerke in
hapatozellulären Karzinomen (HCC) gemacht. Zusätzlich zu
in vivo-Einzeluntersuchungen von Tumorsuppressor genen
haben wir in vivo-Screens durchgeführt, um diesen Ansatz
zu multiplizieren. Kürzlich haben wir den ersten in vivo
RNAi-Screen durchgeführt, in dem mehr als 10 neue
Tumorsuppressorgene in HCC identifi ziert wurden.
Laufende Projekte untersuchen die genetische Anfälligkeit
für hepatobiläre Malignome. Dieser Ansatz basiert auf dem
Konzept der „Synthetischen Letalität“, das davon ausgeht,
dass Tumorzellen durch ihre kumulierten genetischen
Modi fi zierungen Schwachstellen erwerben, die neue therapeutische
Interventionen ermöglichen. Mehrere vertrauenerweckende
Zielstrukturen wurden identifi ziert, und
zurzeit versuchen wir, diese in neue Behandlungsstrategien
umzusetzen.
Dr. Torsten Wüstefeld (li) und Florian Heinzmann (re)
disku tieren Ergebnisse eines Experiments. Links von ihnen:
Dr. Tetyana Yevsa, rechts: Ramona Rudalska. Foto: HZI
Zender, L., Xue, W., Zuber, J., Semighini, C.P., Krasnitz, A., Ma, B., Zender, P., Kubicka, S.,
Luk, J.M., Schirmacher, P., McCombie, W.R., Wigler, M., Hicks, J., Hannon, G.J., Powers,
S. & Lowe, S.W. (2008) An oncogenomics-based in vivo RNAi screen identifi es tumor
suppressors in liver cancer. Cell 135(5), 852-64.
Xue, W., Zender, L., Miething, C., Dickins, R.A., Hernando, E., Krizhanovsky, V.,
Cordon-Cardo, C. & Lowe, S.W. (2007) Senescence and tumour clearance is triggered by
p53 restoration in murine liver carcinomas. Nature 445(7128), 656-60.
Zender, L., Spector, M.S., Xue, W., Flemming, P., Cordon-Cardo, C., Silke, J., Fan, S.T.,
Luk, J.M., Wigler, M., Hannon, G.J., Mu, D., Lucito, R., Powers, S. & Lowe, S.W. (2007)
Identifi cation and validation of oncogenes in liver cancer using an integrative oncogenomic
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