MDCK-MRP2 - Dkfz

170
Forschungsschwerpunkt C
Krebsrisikofaktoren und Krebsprävention
Bereichs, der das Zweifache des Vergleichswertes bei Zellen
ohne PHA Behandlung nicht überschritt. Die Expressionswerte
wurden unabhängig von den cDNA-Arrays verifiziert,
und zwar unter Verwendung eines LightCyclers mittels
quantitativer PCR im Echtzeit-Verfahren nach Reverser Transkription
(real time RT-PCR). Aus unseren Ergebnissen können
wir schließen, dass es in humanen peripheren Blutlymphozyten
nach PHA-Stimulierung nicht zu einem generellen
Anstieg der Genexpression von DNA-Reparaturgenen
kommt. Dieses Resultat steht im Einklang mit eigenen Comet
Assay Untersuchungen an ruhenden und PHA-stimulierten
Lymphozyten [1]: Die Reparaturkapazität PHA-behandelter
und nicht behandelter Zellen wurde nach γ-Bestrahlung
gemessen. Wir konnten keine Unterschiede feststellen,
weder in der Menge der durch die Bestrahlung induzierten
DNA-Schäden noch in der DNA-Reparaturkapazität. Allerdings
war die Hintergrundschädigung (=Menge an DNA
Schäden ohne γ-Bestrahlung) in den PHA-stimulierten Lymphozyten
höher als in den ruhenden Zellen.
Im Rahmen einer Untersuchung von Lymphozyten radiotherapierter
Prostatakarzinom-patienten (siehe Punkt 1.)
wurden für 59 ausgewählte Patienten und 12 Referenzproben
Genexpressionsprofile zur Bestimmung der zellulären
Strahlensensitivität erstellt (>100.000 Einzelmesswerte).
Die biostatistische Auswertung dieser großen Datenmenge
ist derzeit noch nicht abgeschlossen und eine endgültige
Bewertung der Expressionsprofile kann noch nicht vorgenommen
werden. Es gibt jedoch erste Hinweise aus sog.
Cluster-Analysen, die zeigen, dass es informative Unterschiede
zwischen den Expressionswerten für die einzelnen Patientenproben
gibt: Patienten mit hoher Expression für
bestimmte DNA-Reparaturgene scheinen klinisch nicht
strahlensensitiv zu sein, während sich in der Gruppe der
Patienten mit geringer Expression für diese Gene mehr
Patienten mit klinisch erhöhter Strahlensensitivität befinden.
3. Expressionsprofile von DNA-Reparaturgenen an
strahlenüberempfindlichen humanen Kulturzellen
mit bekanntem genetischem Defekt im
ATM-Gen
P. Schmezer, J. Hümmerich, C. Mayer, O. Popanda
In Zusammenarbeit mit A. Bach, M.C. von Brevern, Axaron Bioscience
AG, Heidelberg.
Gefördert vom Bundesamt für Strahlenschutz, Salzgitter.
Mittels der unter Punkt 2. beschriebenen cDNA-Array-Technik
wurden Expressionsunterschiede von DNA-Reparaturgenen
an strahlenüberempfindlichen Zelllinien mit bekanntem
genetischem Defekt im ATM-Gen und normalsensitiven
Zellen eines nicht erkrankten Familienmitglieds untersucht.
Profile wurden hierzu sowohl im unbelasteten Zustand als
auch 4 bis 72 Stunden nach Bestrahlung mit 1.2 Gy erstellt.
Die gemessenen relativen Expressionswerte wurden für
zahlreiche Gene (GAPDH, ACTB, PCNA, CDKN1A, LIG1,
MPG) durch quantitative RT-PCR in Echtzeit auf dem Light-
Cycler überprüft.
Die deutlichsten Unterschiede ergaben sich, übereinstimmend
mit beiden Methoden, bei der Induktion des CDKN1A
(waf1)-Gens nach Bestrahlung. Dieses Gen spielt bei der
Regulation des Zellzyklus eine wesentliche Rolle. Während
die Zellen des gesunden Familienmitgliedes in drei unabhängig
untersuchten Familien bereits 4 Stunden nach Bestrahlung
mit einer deutlichen Induktion der CDKN1A-mRNA
reagieren, findet diese Antwort bei den strahlenüberempfindlichen
Zellen der AT-Patienten stark verzögert und abgeschwächt
statt. Für PCNA ergaben die LightCycler Analysen
Abteilung C010
Toxikologie und Krebsrisikofaktoren
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
ebenfalls deutliche Expressionsunterschiede zwischen Zellen
von überempfindlichen und normalempfindlichen Probanden.
Auch bei diesem Gen reagieren die Zellen des AT-
Patienten verglichen mit den Kontroll-Zellen des gesunden
Familienmitglieds mit einer verzögerten Induktion.
Der beobachtete Effekt in potentiellen Markergenen für
Strahlensensitivität wurde in unabhängigen Experimenten
bestätigt. Hierbei wurden die Zellen mit Defekt im ATM-
Gen sowie die zugehörigen Kontroll-Zellen mit ansteigenden
Dosen (1.2 bis 9.6 Gy) bestrahlt und die Expression der
oben genannten Gene mit dem LightCycler (quantitative
RT-PCR) in der unbehandelten Kontrolle sowie 4 bis 24
Stunden nach der Bestrahlung bestimmt. Die Induktion
von PCNA ist dosisabhängig und in den Zellen des Patienten
wie schon in den vorangegangenen Experimenten deutlich
verzögert. Die starke Induktion von CDKN1A in den Kontrollzellen
4 Stunden nach Bestrahlung bleibt in den Zellen
des Patienten bei den Dosen bis 4.8 Gy nahezu aus. Zusammenfassend
zeigen die Untersuchungen mit menschlichen
Kulturzellen unterschiedlicher Strahlenempfindlichkeit, dass
die relative Induktion der mRNA-Expression für bestimmte
Gene nach γ-Bestrahlung als Biomarker für Strahlensensitivität
geeignet sein können.
4. Die biologischen Grundlagen der Strahlenempfindlichkeit
- Internationaler Workshop
„Biological Basis of Sensitivity to Ionizing
Radiation“
P. Schmezer, O. Popanda, G. Werle-Schneider,
H. Bartsch
In Zusammenarbeit mit: J. Chang-Claude, Klinische Epidemiologie
und J. Debus, Strahlentherapeutische Onkologie, DKFZ.
Gefördert vom Bundesamt für Strahlenschutz, Salzgitter.
Um den Anteil strahlenüberempfindlicher Personen in der
Bevölkerung abzuschätzen und das erhöhte Strahlenrisiko
dieser Bevölkerungsgruppe zu ermitteln, müssen die biochemischen
und genetischen Komponenten, die zur Strahlenempfindlichkeit
beitragen, besser bekannt sein. Wichtige
Fragestellungen sind dabei immer wieder, an welcher Patientengruppe
Strahlenempfindlichkeit exemplarisch untersucht
werden kann, welche klinischen Kriterien für die Einstufung
von Strahlenempfindlichkeit herangezogen werden
können, und mit welchen experimentellen Markern
Strahlenempfindlichkeit im Voraus getestet werden kann.
Im Mai 2003 veranstalteten wir mit Unterstützung des DKFZ
und des Bundesamtes für Strahlenschutz einen Internationalen
Workshop (www.dkfz.de/tox/bbsir2003.html) zu
diesem Thema mit dem Ziel, neuste Forschungsergebnisse
zu diesem Gebiet zusammenzutragen, wissenschaftliche
Hypothesen zur individuellen Strahlenempfindlichkeit im Zusammenhang
mit der Krebsentwicklung zu bewerten und
weiteren Forschungsbedarf aufzudecken.
Im wesentlichen wurden drei Schwerpunktthemen diskutiert,
(a) Grundlegende molekulare und genetische Mechanismen
der DNA-Reparatur, Apoptose und Zellzykluskontrolle
nach Bestrahlung, (b) Identifizierung von geeigneten Biomarkern
und methodischen Ansätzen zur präventiven Erkennung
von Strahlenüberempfindlichkeit und (c) klinische
Merkmale der Strahlenempfindlichkeit, und verschiedene
laufende klinische Studien vorgestellt. Der Workshop hat
gezeigt, dass sich das Verständnis der klinischen Strahlenüberempfindlichkeit
zwar stetig verbessert, es jedoch derzeit
keine Biomarker gibt, die klinische Strahlenempfindlichkeit
umfassend charakterisieren und die derzeit in der
klinischen Routine eingesetzt werden können. Allerdings