MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt A
Zell- und Tumorbiologie
von Nidogen ausschließlich in Fibroblasten. Für diese Prozesse
konnten wir, unter anderem mit chemisch definierten
Medien (ohne Serum oder Gewebeextrakte), direkte
Effekte externer Faktoren nachweisen, etwa eine deutliche,
Dosis-abhängige synergistische Stimulierung der BM-
Bildung durch TGFβ und Vitamin A-Säure.
Die Rolle der Einzelkomponenten für die BM-Bildung zeigte
sich besonders deutlich bei der Verwendung von Fibroblasten
aus Knockout-Mausembryos beziehungsweise von
antisense-RNA exprimierenden HaCaT-Zellen [5]. Für
Nidogen konnten wir dabei mit Fibroblasten unterschiedlichen
Genotyps einen eindeutigen Dosiseffekt nachweisen.
Demzufolge war eine Mindestmenge dieses Quervernetzungs-Moleküls
unabdingbar für die Ausbildung regulärer
BM-Strukturen. Gemäß unserer elektronenmikroskopischen
Untersuchungen galt dies überraschender Weise
ebenso für die stabilen epidermalen Adhäsionskomplexen,
die so genannten Hemidesmosomen. Nur marginal betroffen
waren dagegen epidermale Morphologie und Differenzierung,
zumindest für den begrenzten Beobachtungszeitraum.
Eine zusätzliche Regulationsebene der BM-Bildung stellt die
Verknüpfung ihrer Einzelbau-steine zu stabilen Co-Polymeren
dar (”BM-Assembly”), was als wesentliche Voraussetzung
für die funktionale Integrität der BM gilt. Mit einem
definierten Laminin-Fragment (mit der Bindungsstelle für
Nidogen) konnten wir speziell die Interaktion von Laminin-
10 mit der Quervernetzungs-Komponente Nidogen unterbinden
und damit gezielt und differentiell die Polymerisation
einzelner BM-Komponenten blockieren, vor allem von
Laminin-10 und Perlecan [6]). Transmissions- Elektronenmikroskopie
(EM), und Immun-EM, zeigten ähnliche Störungen
wie bei den Nidogen-knockout Ansätzen, nämlich
dass neben dem Verlust definierter BM-Strukturen und der
aberranten Lokalisation von BM-Molekülen auch die
Hemidesmosomen in den basalen Keratinozyten völlig fehlten.
Entsprechend war ebenfalls die Organisation des Keratin-Cytoskeletts
erheblich gestört, während Epithelwachstum
und Differenzierung nicht nachhaltig beeinflusst
waren.
Fortgeschrittene Stadien in der Tumorigenese zeigten dagegen
weitergehende Veränderungen in der Mesenchym-
Wechselwirkung und extrazellulären Matrixproduktion. Besonders
augenscheinlich war dies in Oberflächentransplantaten
auf der Nacktmaus, wobei maligne Zellen
mit invasivem Tumorwachstum einen massiven Verlust der
Zellpolarität aufwiesen, mit erheblichen Störungen in der
Produktion von BM-Strukturen [7, 8]. Entsprechend waren
im Elektronenmikroskop nur marginal BM-Strukturen
sichtbar, einschließlich defekter Zellverankerungs-Komplexe
(Typ II-Hemidesmosomen) an der Zell-Matrix-Interphase.
In Analogie zur Keratinozyten-Rekrutierung bei der Wundheilung
mit ähnlichen Veränderungen dürften diese wesentlich
zur erhöhten Mobilität der Tumorzellen, vor allem
bei invasivem Wachstum beitragen.
Eine Schlüsselrolle bei der Zelladhäsion und Migration fällt
den Matrix-Rezeptoren der Integrin-β1 Unterfamilie zu, insbesondere
aber Integrin α6β4, das eng mit dem Keratin-
Cytoskelett assoziiert und ein integraler Bestandteil der
Hemidesmosomen ist. Der Beitrag dieses Integrins zur normalen
sowie gestörten Signaltransduktion in Tumoren unter
Beteiligung von Protein Kinase C (PKC) ist Gegenstand
derzeitiger Untersuchungen im Rahmen einer DKFZ-Israel
Kooperation. Als nachweislichem Teil dieses Szenarios gilt
gegenwärtig unser Augenmerk besonders dem Insulin-
Abteilung A080
Differenzierung und Carcinogenese
Rezeptor, der offensichtlich auch Insulin-unabhängige Interaktionen
eingeht und voraussichtlich in zahlreichen physiologischen
und pathologischen Hautprozessen involviert
ist (weitere Israel Kooperation). Ein erklärtes Ziel dieser
Arbeiten ist, die molekularen Schnittstellen zwischen diffusiblen
Faktoren, Rezeptoren sowie intra und extrazellulären
und Strukturelementen aufzuzeigen.
II. Tumor-Stroma-Wechselwirkungen in der
Tumorprogression
1. Parakrine und autokrine Mechanismen in
Tumorprogression und Stromamodulation
M. Müller, C. Gutschalk, E. Obermüller, M. Oehme,
M. Koci, S. Schnur
Kooperationen mit F. Kiessling medizinischen Strahlenphysik Ch.
Herold-Mende, HNO Klinik Heidelberg; A. Marmé, Universitätsfrauenklinik,
Heidelberg; G. Neufeld, Technion Haifa, Israel
Neben den Veränderungen in den Tumorzellen selbst wird
die entscheidende Rolle des Tumor umgebende Stromas
bzw. Micromilieus für Tumorwachstum und -progression
immer deutlicher [9]. Dabei spielt in dieser Tumor-Stroma-
Wechselwirkung häufig eine veränderte Wachstumsfaktor
bzw. -Rezeptorexpression eine Rolle [10]. Im HaCaT Tumormodell
konnte der essentielle Beitrag des Tumorstromas
zur Tumorprogression nachgewiesen werden da eine Steigerung
der Malignität (Aggressivität) von HaCaT Tumorzellen
bis hin zur Metastasierung nur durch Wachstum in der
in vivo Umgebung der Nacktmaus nicht aber durch Selektion
in vitro induzierbar war [11]. Im Zuge dieser Progression
zu einem hochgradig malignen und metastasierenden
Tumorphänotyp konnte wir mittels cDNA array die veränderte
Expression einer Reihe von Wachtumsfaktoren und
Rezeptoren nachweisen z.B. de novo Expression von G-
CSF und GM-CSF, IGF II und IL-6 und die verstärkte Expression
von LIF, Amphilregulin, Osteoprotegerin, VEGFR-2 u.a.
Dabei ergibt sich für diese aberranten Wachstumsfaktor
und Rezeptor Expression eine duale Rolle im Prozess von
Tumorwachstum und -progression die erstmalig einen bisher
unbekannten Weg der autonomen Wachstumsregulation
von besonders aggressiven (metastasierenden)
HaCaT Tumorzellen belegt.
Alle genannten Wachstumsfaktor-Rezeptor Systeme zeigen
eine autocrin stimulierende Wirkung auf Proliferation
und/oder Migration der Tumorzellen. Im Falle von G-CSF
und GM-CSF manifestiert sich diese in verstärktem und
invasivem Tumorwachstum in vivo und konnte auch für
humane Kopf-Hals-Tumore, Gliome und Meningiome bestätigt
werden [11, 12; Gutschalk et al. in Vorbereitung].
Dabei gibt es erste Hinweise, dass die Faktoren durch
Rückkoppelungsmechanismen ihre Expression wechselseitig
regulieren. So induziert z.B. GM-CSF die Expression von
IL-6 in den Tumorzellen und umgekehrt. Darüber hinaus
tragen diese Wachstumsfaktor-Rezeptor-Systeme durch
eine paracrine Modulation der Tumormicroumgebung wesentlich
zur Tumorprogression bei. Die Neo-Expression von
G-CSF und GM-CSF in benignen HaCaT-ras Zellen resultiert
in hochmalignen invasiven Tumoren mit Induktion einer
persistierenden Angiogenese und verstärkter Rekrutierung
von inflammatorischen Zellen, die wiederum zur verstärkten
Expression und Aktivierung stromaler Matrix-
Metalloproteinasen beitragen [13]. Die Neoexpression von
IL-6 in benignen Tumorzellen induziert eine ähnliche Progression
zu einem malignen und invasiven Tumorphänotyp
wobei auch hier die Beteiligung stromaler Zellen wie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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