Die Funktionsanalyse und Pharmakomodulation des Amyloid-Vorläufer-Proteins (APP) in vitro und in vivo - Eine neue Zielstruktur zur Behandlung maligner Tumore

Abstract

Das Amyloid-Vorläufer-Protein (APP, ß-amyloid precursor protein) ist ein Typ-I-Transmembranglykoprotein, das ubiquitär in neuronalen und nicht-neuronalen Zellen exprimiert wird. Es spielt eine zentrale Schlüsselrolle in der molekularen Pathogenese der Alzheimer-Krankheit. Jedoch ist nur wenig über die physiologischen Funktionen des APP bekannt. In früheren Studien konnte nachgewiesen werden, dass APP signifikant in diversen soliden und hämatologischen Malignitäten überexprimiert vorliegt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass APP als essentieller Tumorwachstumsfaktor fungiert. Weiterhin konnte sowohl im Pankreas-, Kolon-, als auch in undifferenzierten testikulären Keimzelltumoren (TGCT, testicular germ cell tumors) eine signifikante Überexpression vom APP im malignen entartetem Gewebe gezeigt werden. Interessanterweise führte eine Behandlung mit dem Histondeacetylase-Inhibitor (HDACi) Valproat (VPA, 2-propylpentanoic acid) nicht nur zu einer deutlichen Hemmung des Tumorwachstums, sondern auch selektiv zu einer signifikanten Suppression des zellulären und sekretierten APP-Spiegels. Weiterhin konnte eine HDAC-abhängige Regulation des molekularen Chaperons GRP78 (78 kDa glucose-regulated protein) belegt werden. GRP78 bindet spezifisch APP und inhibiert dadurch dessen korrekte Reifung und somit auch die Sekretion von sAPPα. Trichostatin A (TSA), ein Pan-HDAC-Inhibitor, konnte potent GRP78 induzieren und dadurch ebenfalls effektiv APP-Spiegel senken. Im Gegensatz dazu zeigte eine Behandlung mit Valpromid (VPM), ein VPA-Analogon ohne HDAC-inhibitorischen Eigenschaften, keine Auswirkungen auf den APP-Metabolismus. Eine gezielte Ausschaltung des APP-Gens mittels siRNA (small interfering RNA) resultierte in einer signifikanten Wachtumsinhibition, ähnlich wie eine Behandlung mit HDAC-Inhibitoren. Diese Ergebnisse weisen auf einen neuen molekularen Mechanismus hin wie HDAC-Inhibitoren über eine Modulation des APP-Metabolismus effektiv das Tumorwachstum inhibieren. Diese Beobachtungen konnten weiter hin in einem etablierten Xenograft-Mausmodell bestätigt werden. Physiologisch relevante VPA-Konzentrationen konnten nicht nur das Wachstum, sondern auch APP-Spiegel in vivo supprimieren. Zusammenfassend konnte in verschiedenen Tumorentitäten eine APP-Überexpression, die Funktion als potenter Tumorwachstumsfaktor und die selektive Pharmakomodulation durch HDAC-Inhibitoren in vitro und in vivo nachgewiesen werden.