MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt C
Krebsrisikofaktoren und Krebsprävention
leber abgeleitete Testsysteme untersucht: Eine aus der
Rattenleber etablierte Zelllinie, C2I, (Mayer D and Schäfer
B. Exp Cell Res 138, 1982), Leberschnitte (Kuhn et al.,
Exp Toxicol Pathol 50 (1998) und primäre kultivierte
Hepatozyten (Hengstler et al., Drug Metab Rev 32, 2000).
PB verändert die Expression einer Vielzahl von Enzymen,
die unter anderem bei der Metabolisierung von Fremdstoffen
eine Rolle spielen. Durch die Analyse bekannter Veränderungen
in der Genexpression wurde das in vitro-System
etabliert und validiert. Etablierte Zelllinien wären aufgrund
ihrer einfachen Handhabung für Routinetests besonders
geeignet. Eine schnelle Zellteilung und die damit verbundene
Dedifferenzierung bedingen jedoch das Fehlen der
für PB spezifischen Veränderung der Genexpression. Testsysteme
mit etablierten Zelllinien erwiesen sich daher als
ungeeignet. In primären kultivierten Hepatozyten können
durch bestimmte Kultivierungsbedingungen, z.B. durch die
Verwendung von Matrigel (extrazelluläre Matrix) oder des
Hormons Dexamethason, für PB spezifische Veränderungen
der Genexpression ähnlich in vivo erhalten werden. Primäre
Hepatozyten der Ratte wurden daher in verschiedenen
Kultivierungssystemen und -medien untersucht. Zusammenfassend
wurde bei Kultivierung primärer Hepatozyten in
Monokultur auf collagenbeschichteten Zellkulturschalen
hinsichtlich der Gesamtzahl der exprimierten Gene als auch
der regulierten Gene die größte Übereinstimmung mit der
in vivo behandelten Rattenleber beobachtet. Als drittes in
vitro-Testsystem, das in toxikologischen Untersuchungen
zunehmend Anwendung findet, wurden Leberschnitte eingesetzt.
Im Unterschied zu primären Hepatozyten bleibt
bei Leberschnitten der Gewebeverband erhalten. Nach Behandlung
mit Phenobarbital wurde eine ausgeprägte Übereinstimmung
zwischen den in vitro und den in vivo in der
Rattenleber induzierten Transkriptionsprofilen beobachtet.
Kryokonservierte Leberschnitte zeigten hingegen nur eine
geringe Übereinstimmung.
In zwei ausgewählten in vitro-Testsystemen wurde untersucht,
ob ähnlich in vivo in der Rattenleber, unterschiedliche
Testsubstanzen mit Hilfe der spezifischen Transkriptionsprofile
entsprechend ihrer Wirkmechanismen klassifiziert
werden können. Die hierfür durchgeführten Clusteranalysen
der Transkriptionsprofile ausgewählter Markergene für die
Substanzen PB, HCH, CPA, CF, WY, EE und DHEA zeigten,
dass ähnlich den in vivo Studien auch in beiden in vitro-
Testsystemen eine Klassifizierung entsprechend den Wirkmechanismen
erzielt werden konnte. So riefen die Enzyminduktoren
PB, HCH und in geringerem Ausmaß CPA ähnliche
Transkriptionsänderungen hervor. Auch die durch die
Peroxisomenproliferatoren CF, WY14,643 und DHEA erhaltenen
Transkriptionsprofile wiesen Ähnlichkeiten auf, während
das Hormon EE keiner Substanzklasse zugeordnet werden
konnte. Dies deutet darauf hin, dass mit Hilfe beider
in vitro-Testsysteme und der Erstellung von Transkriptionsmustern
prädiktive Testsysteme erhalten werden könnten,
mit denen auch bisher unbekannte Substanzen durch eine
Analyse auf Zugehörigkeit zu einer dieser Wirkgruppen getestet
werden könnten. Um allerdings die Aussagekraft
dieser neuen toxikologischen Ansätze für ein Screening
neuer Wirkstoffe zu untermauern, müssen Datenbanken
mit Transkriptionsprofilen einer größeren Anzahl von Testsubstanzen
mit verschiedenen Wirkmechanismen erweitert
werden.
Abteilung C010
Toxikologie und Krebsrisikofaktoren
Abb. 2: Beispiel einer Genexpressionsanalyse mit Hilfe von cDNA-
Arrays. Die aus mit Tumorpromotoren behandelten und unbehandelten
Leberschnitte isolierte RNA wird in 32 P-markierte cDNA umgeschrieben.
Bei der Hybridisierung der cDNA-Arrays erfolgt eine
spezifische Bindung der 32 P-markierten Sondenmoleküle an die
trägergebundenen DNA-Sensormoleküle mit passender Sequenz.
Nach Detektion und Bildanalyse können mit Hilfe spezieller Software-Programme
über die Bestimmung der relativen RNA-Menge
für die einzelnen Tumorpromotoren spezifische Transkriptionsprofile
erstellt werden. Vergleichende Bewertungen (hierarchische
Clusteranalyse) der einzelnen Transkriptionsprofile zeigen den
Grad der Übereinstimmung der Expression aller auf einem DNA-
Array enthalten Gene: Gene, die durch Tumorpromotoren in ihrer
Expression erhöht wurden sind grün dargestellt und Gene deren
Expression vermindert wurde rot [13].
Publikationen (* = externer Koautor)
[1] Mayer, C., Popanda, O., Zelezny, O., *von Brevern, M.-C.,
*Bach, A., Bartsch, H., Schmezer, P.: DNA repair capacity after
gamma-irradiation and expression profiles of DNA repair genes in
resting and proliferating human peripheral blood lymphocytes.
DNA Repair 1 (2002) 237-250.
[2] Dally, H., Gassner, K., Jäger, B., Schmezer, P., Spiegelhalder,
B., Edler, L., *Drings, P., *Dienemann, H., *Schulz, V., *Kayser,
K., Bartsch, H., Risch, A.: Myeloperoxidase (MPO) genotype and
lung cancer histologic types: The MPO -463 A allele is associated
with reduced risk for small cell lung cancer in smokers. International
Journal of Cancer 102 (2002) 530-535.
[3] Rajaee-Behbahani, N., Schmezer, P., Ramroth, H., *Bürkle,
A., Bartsch, H., *Dietz, A., *Becher, H.: Reduced poly(ADPribosyl)ation
in lymphocytes of laryngeal cancer patients: results
of a case-control study. International Journal of Cancer 98
(2002) 780-784.
[4] Bertram, B., Bartsch, H.: Krebsprävention durch grünen Tee:
Wirklichkeit und Wunschdenken. Green tea - a cancer preventive
agent: facts and fiction. Wiener Medizinische Wochenschrift 5
(2002) 153-158.
[5] Twardella, D., Popanda, O., Helmbold, I., Ebbeler, R., Benner,
A., *von Fournier, D., *Haase, W., *Sautter-Bihl, M.L., *Wenz,
F., Schmezer, P., Chang-Claude, J.: Personal characteristics,
therapy modalities and individual DNA repair capacity as predictive
factors of acute skin toxicity in an unselected cohort of
breast cancer patients receiving radiotherapy. Radiotherapy and
Oncology 69 (2003)145-153.
[6] Dally, H., Edler, L., Jäger, B., Schmezer, P., Spiegelhalder, B.,
*Dienemann, H., *Drings, P., Schulz, V., Kayser, K., Bartsch, H.,
Risch, A.: The CYP3A4*1B allele increases risk for small cell lung
cancer: effect of gender and smoking dose. Pharmacogenetics
13 (2003) 607-618.
[7] Risch, A., Ramroth, H., Raedts, V., Rajaee-Behbahani, N.,
Schmezer, P., Bartsch, H., *Becher, H., *Dietz, A.: Laryngeal
cancer risk in Caucasians is associated with alcohol and tobacco
consumption but not modified by genetic polymorphisms in class I
alcohol dehydrogenases ADH1B and ADH1C, and glutathione-Stransferases
GSTM1 and GSTT1. Pharmacogenetics 13 (2003)
225-230.
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
-
CPA
173