Patched-assoziierte Tumoren: Modifikatorgene und Pathogenese

Abstract

Mutationen im Patched-Gen (Ptch), welches für eine Komponente der Hedgehog (Hh)/Ptch Signalkaskade kodiert, werden häufig bei Basalzellkarzinomen (BCC), Medulloblastomen (MB) und Rhabdomyosarkomen (RMS) gefunden. Wie Daten aus dem Ptchneo67/+ Tiermodell zeigen, ist die Tumorinzidenz vom genetischen Hintergrund abhängig. Der Hintergrund C57BL/6N (B6) prädisponiert die Tiere zu MB, wohingegen der BALB/c (BALB) Hintergrund zu RMS prädisponiert. Dies weist auf die Existenz von Modifikatorgenen hin. Ein Ziel dieser Arbeit war die Kartierung und Identifikation dieser Gene. Im Rahmen dieses Projektes wurde an der Charakterisierung des RMS-Suszeptibilitäts-Lokus Parms1 (Patched-Associated RMS 1) mitgewirkt. Dieser Lokus liegt auf Chromosom 2 im Intervall zwischen den Mikrosatellitenmarkern D2Mit37 und D2Mit102. In dieser Region begünstigen dominante BALB-Allele die Entstehung von RMS. Diese Daten wurden in der Zeitschrift Genomics publiziert (H Hahn et al., 2004). In den Mauslinien B6 und BALB wurden für elf Kandidatengene SNP- oder Genexpressions-Analysen durchgeführt. Aufgrund der Überexpression von Catenin src im Skelettmuskel von B6-Mäusen und seiner tumorsuppressorischen Funktion könnte dieses Gen in die Modulation der RMS-Suszeptibilität involviert sein. Zusätzlich wurde für Feinkartierungsuntersuchungen des Lokus Parms1 in 218 B6x(BALBxB6)Ptchneo67/+ N2-Mäusen eine genomweite Kopplungsanalyse mit 97 polymorphen Mikrosatellitenmarkern durchgeführt. Weiterhin wurden Nachkommen aus Kreuzungen von B6Ptchneo67/+-Mäusen mit den Inzuchtstämmen 129Sv, DBA2J und FVB/N generiert und auf die Entwicklung von Tumoren untersucht. In den F1-Generationen sollte dann auf der Basis der Korrelation von Segmentidentität und Phänotyp eine weitere Kartierung der RMS-Suszeptibilität durchgeführt werden. Im Laufe der Untersuchungen wurde eine genetische Kontamination bei B6-Mäusen, die im Zeitraum von Herbst 2003 bis Frühjahr 2005 von der Firma Charles River Laboratories zur Etablierung der entsprechenden Kreuzungen zugekauft worden waren, festgestellt. Die SNP-Analyse ließ auf eine Kontamination mit einer DBA-Inzuchtlinie schließen (F Nitzki et al., 2007). Aufgrund dieser Tatsache wurde das Kartierungsprojekt abgebrochen. In einem zweiten Projekt wurde die in unserem Labor generierte Mauslinie Ptchflox/flox charakterisiert. Mittels einer Tamoxifen-induzierbaren Cre-Rekombinase wurde in diesem konditionellen Ptch-knockout-Mausmodell eine Ptch-Mutation induziert. Neben hyperproliferativen Veränderungen der Magenwand und des Mesenteriums sowie einem Entwicklungsdefekt der allgemeinen lymphoiden Vorläuferzellen im Knochenmark konnten in diesen Mäusen BCC hervorgerufen werden (A Uhmann et al., 2007). Die BCC wurden durch eine biallelische Deletion von Ptch initiiert und entstehen wahrscheinlich unabhängig von der Haarzyklusphase aus sowohl Basalzellen der Epidermis als auch der äußeren Wurzelscheide des Haarfollikels. Interessanterweise wurden die BCC nach 200 Tagen regredient, zeigten einen differenzierteren Phänotyp und eine verminderte Proliferation. Da in jedem BCC Stadium die Hh/Ptch-Signalkaskade aktiv war, kann die Regression nicht durch eine Inaktivierung des Signalweges bedingt sein. Von regredienten Tumorstadien wurden die Differenzierungsmarker Keratin 1 (K1) und Keratin 10 (K10) exprimiert, wohingegen K1 und K10 in den frühen Tumorstadien nicht detektiert wurden. Daher steht die Expression von K1 und K10 vermutlich im direkten Zusammenhang mit der Regression der BCC. Diese Daten leisten einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der Pathogenese dieser Tumorentität und könnten in der Zukunft eventuell zur Etablierung neuer Therapieansätze beisteuern. Schließlich wurde die Zelllinie B9 aus Ptchflox/floxERT2+/--Mäusen generiert. In diesen Zellen lässt sich eine Ptch-Mutation durch Behandlung mit Tamoxifen induzieren. Die resultierende Ptch-Deletion bewirkt eine Aktivierung der Hh/Ptch Signalkaskade, was auch durch Inkubation der Zellen mit Shh hervorgerufen werden kann. Zusätzlich wurden die Ptch-defiziente Zelllinie Ptch-/-, die eine pathologisch aktivierte Hh/Ptch Signalkaskade aufweist, und die Wildtyp-Ptch Zelllinie Ptchflox/flox etabliert. Ptch-/- Zellen zeigen im Vergleich zur Zelllinie Ptchflox/flox eine stark erhöhte Aktivität der Hh/Ptch Signalkaskade sowie eine erhöhte Proliferationsrate. Sowohl in B9- als auch Ptch-/--Zellen lässt sich die physiologisch bzw. pathologisch aktivierte Hh/Ptch Signalkaskade durch die Zugabe von Cyclopamin inhibieren. Diese Zelllinien können dazu beitragen, die Funktion von Ptch besser zu verstehen.