MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt D
Tumorimmunologie
In einer Studie untersuchten wir drei Hepatomzelllinien,
welche unterschiedliche Sensitivität gegenüber TRAIL aufweisen
[12]. Eine Vorbehandlung mit Chemotherapeutika
wie z.B. 5-Fluoruracil (5-FU) war in der Lage ursprünglich
TRAIL-resistente Zelllinien für die Apoptoseinduktion durch
TRAIL zu sensitivieren. Eine Analyse des nativen TRAIL-
DISCs in diesen Zelllinien, sowie der Expression verschiedener
pro- als auch anti-apoptotischer Proteine ergab, dass die
Sensitivierung auf der Ebene des TRAIL-DISCs stattfindet.
Mit Hilfe von siRNA wurde das Protein cFLIP, welches die
Aktivierung von Caspase-8 und -10 am TRAIL-DISC blockiert,
als entscheidender Regulator der Sensitivität in diesem System
identifiziert.
Primäre Zellen weisen eine hohe Resistenz gegenüber
Apoptoseinduktion durch TRAIL auf. Die Mechanismen dieser
Resistenz sind von besonderem Interesse. Die Identifizierung
dieser Mechanismen wird dabei helfen, mögliche Nebenwirkungen
einer Therapie mit TRAIL abzuschätzen.
Weiterhin ist es wahrscheinlich, dass diese Mechanismen
der TRAIL-Resistenz auch von Tumorzellen genutzt werden
um der Apoptoseinduktion durch TRAIL zu entgehen. Die
Identifikation der beteiligten Faktoren bietet daher auch
die Möglichkeit noch unbekannte Ziele von Tumortherapien
aufzudecken.
Wir haben die TRAIL-Resistenz primärer humaner Zellen
anhand eines Modellsystems, welches aus primären humanen
Keratinozyten und der transformierten Keratinozytenzelllinie
HaCat besteht untersucht [3]. Wir konnten zeigen,
dass die TRAIL-Resistenz dieser Zellen auf der Ebene der
Aktivierung von Caspase-3 reguliert ist. So exprimieren primäre
Keratinozyten im Gegensatz zu transformierten Keratinozyten
hohe Mengen des Proteins XIAP. XIAP ist ein
zellulärer Inhibitor der Caspase-3 und blockiert die autokatalytische
Reifung von Caspase-3 und damit die Ausführung
der Apoptose. XIAP wird auch in vielen Tumoren überexprimiert
und Versuche zur Identifizierung pharmakologischer
Antagonisten von XIAP werden bereits durchgeführt.
Unsere Ergebnisse mit primären Keratinozyten deuten jedoch
darauf hin, dass auch primäre Zellen durch XIAP vor
Apoptoseinduktion geschützt werden. Eine sorgfältige Evaluation
von XIAP-Antagonisten vor klinischen Tests scheint
daher angeraten.
Zusammengefasst zeigen diese Studien, dass die Resistenz
gegenüber TRAIL auf verschiedenen Ebenen der Signalkaskade
reguliert werden kann [11]. Weitere Studien zielen
darauf ab weitere Resistenz-bestimmende Moleküle zu identifizieren
und ihre Funktionsweise zu analysieren. Das Verständnis
der TRAIL-Resistenz von Tumorzellen und normalen
Zellen wird uns helfen, therapeutische Konzepte zu entwickeln,
bei denen die Resistenz gegenüber TRAIL-vermittelter
Apoptose nach Möglichkeit tumorspezifisch gebrochen
werden kann.
Physiologische Rolle des TRAIL-Systems
A. Grosse-Wilde, M.A. Weigand, M.R. Sprick,
J. Sykora, B. Washburn
In Kooperation mit: B. Washburn, V. Schirrmacher, DKFZ; E.
Greiner und G. Schütz, DKFZ; J. Sträter, P. Möller, C.S. Hasel, T.
Lehnert, Institut für Pathologie, Universität Ulm; J.I. Dorr, S.
Bechmann, F. Zipp, I. Nitsch, Abteilung für Neuroimmunologie,
Charité, Berlin.
Die physiologische Rolle des TRAIL-Systems blieb nach dessen
Entdeckung für einige Zeit unbekannt. So konnten wir
z.B. keine Funktion von TRAIL in dem aktivierungsinduzier-
D040
Apoptose Regulation
ten Zelltod von humanen B- und T-Zellen nachweisen. Kürzlich
wurde jedoch die Expression von TRAIL auf einer Reihe
von Zelltypen nachgewiesen werden, die ihre Zielzellen
mit Hilfe eines bis dahin unbekannten Mechanismus eliminieren.
Unter diesen Zelltypen befinden sich Interferon-α/β
oder T-Zellrezeptor stimulierte T Zellen, Interferon-α und
-γ stimulierte oder mit Masern-Virus infizierte dendritische
Zellen, sowie NK-Zellen. Es konnte außerdem gezeigt werden,
dass die antitumorale Wirkung des Newcastle-Disease-
Virus über eine Hochregulation von TRAIL auf Monozyten
vermittelt wird [5]. Die Assoziation von Interferonen mit
viralen Infektionen legt die Vermutung nahe, dass das TRAIL-
System sich unter anderem als Verteidigungssystem gegen
virale Infektionen entwickelt hat. Eine weitere Rolle
kommt dem TRAIL-System in der Kontrolle von Tumoren
zu. So ist TRAIL z.B. wichtig für eine effektive Graft-Versus-
Tumor Aktivität von allogen transplantierten hematopoietischen
Zellen [6]. Weiterhin wurde gezeigt, dass TRAIL
benötigt wird, die Bildung von Lebermetastasen in einem
Maus-Tumormodell effizient zu unterdrücken. Als Effektorzellen
wurden hier NK-Zellen der Leber identifiziert.
Um die physiologische Funktion des TRAIL-Systems in vivo
zu analysieren, haben wir in Kooperation mit der Abteilung
Schütz am DKFZ eine konditionale TRAIL-Rezeptor Knockout-Maus
hergestellt. Da in der Maus nur ein TRAIL-Todesrezeptor
existiert, besitzt diese Maus einen kompletten Defekt
in TRAIL-induzierter Apoptose. Zurzeit werden diese Mäuse
in verschiedenen Modellsystemen analysiert.
Eine genauere Kenntnis des Expressionsmusters von TRAIL
und seiner Rezeptoren in humanen Tumoren sowie normalen
Geweben lässt Rückschlüsse auf die Funktion von TRAIL
unter physiologischen sowie pathologischen Bedingungen
zu. Mit Hilfe von monoklonalen Antikörpern gegen TRAIL
und die TRAIL-Rezeptoren, welche in unserer Abteilung
entwickelt wurden, führen wir Studien in Kooperation mit
verschiedenen Kliniken durch [7-10]
Publikationen (* = externer Koautor)
[1] Sprick, M.R., E. Rieser, H. Stahl, A. Grosse-Wilde, M.A.
Weigand, and H. Walczak, Caspase-10 is recruited to and activated
at the native TRAIL and CD95 death-inducing signalling
complexes in a FADD-dependent manner but can not functionally
substitute caspase-8. Embo J, 2002. 21(17): p. 4520-30.
[2] Sprick, M.R. and H. Walczak, Caspase Activation at the TNF-
R Family Members Death Inducing Signaling Complexes (DISCs),
in Caspases-Their Role In Cell Death and Cell Survival, M. Los
and H. Walczak, Editors. 2002, Landes Bioscience/Kluwer Academic:
New York, N.Y. / Georgetown, Texas. p. 53-73.
[3] Leverkus, M.*, M.R. Sprick, T. Wachter*, T. Mengling*, B.
Baumann*, E. Serfling*, E.B. Brocker*, M. Goebeler*, M.
Neumann*, and H. Walczak, Proteasome inhibition results in
TRAIL sensitization of primary keratinocytes by removing the resistance-mediating
block of effector caspase maturation. Mol Cell
Biol, 2003. 23(3): p. 777-90.
[4] Leverkus, M.*, M.R. Sprick, T. Wachter*, A. Denk*, E.B.
Brocker*, H. Walczak, and M. Neumann*, TRAIL-induced
apoptosis and gene induction in HaCaT keratinocytes: differential
contribution of TRAIL receptors 1 and 2. J Invest Dermatol,
2003. 121(1): p. 149-55.
[5] Washburn, B., M.A. Weigand, A. Grosse-Wilde, M. Janke, H.
Stahl, E. Rieser, M.R. Sprick, V. Schirrmacher, and H. Walczak,
TNF-Related Apoptosis-Inducing Ligand Mediates Tumoricidal Activity
of Human Monocytes Stimulated by Newcastle Disease Virus.
J Immunol, 2003. 170(4): p. 1814-21.
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
241