Der Hedgehog Rezeptor Patched bei der Tumorentstehung und in der Hämatopoese

Abstract

Heterozygote Keimbahnmutationen des Sonic Hedgehog (Shh) Rezeptors Patched (Ptch) sind im Gegensatz zu homozygoten Mutationen nicht letal und prädisponieren mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Entstehung von Basaliomen, Medulloblastomen und Rhabdomyosarkomen (RMS). Heute wird angenommen, dass es sich bei Ptch um ein Tumorsuppressorgen handelt, da für die Entstehung von Basaliomen die biallelische Inaktivierung von Ptch auf somatischer Ebene notwendig ist. Dagegen konnte jedoch gezeigt werden, dass für die Entstehung von RMS und MB ein monoallelischer Ausfall von Ptch genügt. Ziel dieser Arbeit war es, die Pathogenese von Ptch-assoziierten RMS besser zu verstehen. Des Weiteren sollte der Versuch unternommen werden, die Ausgangszelle dieser Tumoren zu identifizieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst mit Hilfe anderer Labormitglieder demonstriert, dass die Entstehung von RMS in heterozygoten Ptchneo67/+ Mäusen durch ein Ungleichgewicht der Expression des mutanten und des Wildtyp (wt) Ptch Allels zu erklären ist. Dabei wird in RMS das mutante Allel verstärkt, das wt Allel hingegen vermindert exprimiert. Um diese Beobachtung tiefergehend zu analysieren, wurden die verschiedenen Spleissvarianten von Ptch im RMS untersucht. Des Weiteren wurde gezeigt, dass der Shh/Ptch Signalweg sowohl durch die Expression von mutantem Ptch Protein als auch durch die Reduktion von wt Ptch aktiviert wird. Aufgrund der Ergebnisse wurde ein Modell zur Entstehung von Ptch-assoziierten RMS vorgeschlagen, in dem die Tumorentstehung durch mutationsbedingte Inaktivierung eines Ptch Allels und transkriptionelles Abschalten des anderen Allels induziert wird (Uhmann A et al., 2005). Um die Entstehung von Ptch-assoziierten Tumoren im Detail untersuchen zu können, wurde eine mutante Mauslinie charakterisiert, die die konditionelle, biallelische Deletion von Ptch im adulten Organismus ermöglicht. Unter Verwendung einer induzierbaren Cre-Rekombinase wurde Ptch systemisch in adulten Mäusen inaktiviert. Innerhalb kürzester Zeit führte dies zu hyperproliferativen Veränderungen der Haut, des Gastrointestinaltrakts und des Mesenteriums. Des Weiteren wurde durch die Ptch Deletion ein schwerer Defekt der T und B Zellentwicklung im Thymus und im Knochenmark ausgelöst. Der Defekt resultiert in einem Verlust von unreifen, peripheren B Zellen und einem kompletten Verlust der T Zellen im Thymus (Uhmann A et al., 2006 eingereicht). Zusätzlich wurde nach lokaler Induktion der Cre-Rekombinase im Muskel der Tiere nach 90 Tagen die Entstehung von Basaliomen, nicht aber die von RMS oder anderen Defekten induziert. Weiterhin wurden im Rahmen dieser Arbeit transgene Mäuse, die eine induzierbare Cre-Rekombinase unter Kontrolle des murinen Pax7 Promotors exprimieren hergestellt und charakterisiert. Mit Hilfe dieser Mauslinie sollte Ptch in den konditionellen Ptch knock-out Mäusen spezifisch in Satellitenzellen (adulte Stammzellen des Skelettmuskels) deletiert werden. Dadurch sollte der Beweis erbracht werden, dass RMS aus Satellitenzellen entstehen. Bis zum Abschluss dieser Arbeit konnte die transgen exprimierte Cre-Rekombinase in Satellitenzellen nicht aktiviert werden. Dagegen fand sich eine Aktivierung der Cre-Rekombinase in den Nerven des Skelettmuskels, in dem der Pax7 Promotor ebenfalls aktiv ist. Daher könnten die generierten transgenen Mäuse ein neues Modell für die Untersuchung der Entwicklung und regenerativer Prozesse peripherer Nerven darstellen.