FORSCHUNG

Neoplastische Erkrankungen: Signalwege, Zielmoleküle & Inflammation

Die Rolle der Mikroglia bei malignen Gliomen
Roland Kälin, Frank Heppner

Maligne Gliome wie das Glioblastoma multiforme (GBM) sind die häufigsten bösartigen Hirntumore mit einem invasiven and destruktiven Wachstumsmuster. Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss von Mikrogliazellen an der Entstehung bzw. am Wachstum maligner Gliome besser zu verstehen, da bekannt ist, dass es in und um Gliome zu einer deutlichen Akkumulation und Aktivierung von Mikroglia kommt. Da Mikrogliazellen gemäss widersprüchlicher Literaturangaben im Verdacht stehen, das Tumorwachstum zu fördern, aber auch es zu hemmen – ein offensichtlicher Widerspruch – möchten wir (i) Tumorwachstum, (ii) -grösse and (iii) -phänotyp nach Injektion von syngenen GL621 Gliomzellen in Hirne von CD11b-HSVTK Mäuse, die die Ablation von Mikrogliazellen erlauben, evaluieren. Auf diesem Wege können wir unter Bedingungen der Mikroglia-Ausschaltung die Kinetik und das Tumorwachstum bzw. die Tumorausbreitung in ein und derselben lebenden Maus zu verschiedenen Zeitpunkten analysieren.

Kollaborationspartner sind u.a. Prof. H. Kettenmann und Dr. R. Glass, MDC Berlin, sowie Prof. B. Becher, Experimentelle Immunologie, Universität Zürich.

Generierung eines Mausmodells für ZNS Lymphome
Elif Gül, Roland Kälin, Frank Heppner

Ziel dieses Projektes ist es, ein Mausmodell für primäre ZNS Lymphome (PCNSL) zu generieren. Dabei soll der Frage nachgegangen werden, inwieweit die Veränderung des lokalen Chemokin-Milieus die Wanderung von Lymphomzellen in das ZNS bewirkt. Da erste Studien auf eine spezifische Expression von ausgewählten Chemokinen bzw. deren Rezeptoren (CXCR5 und CXCL13) beim PCNSL hinweisen, möchten wir diese Chemokin-Interaktion in Mäusen simulieren. So induziert die ektope CXCL13-Expression in peripheren Organen das Einwandern von Lymphomzellen in Eµ-myc Mäusen, welche CXCR5-positive B Zell Lymphome entwicklen. Aktuell untersuchen wir, ob die Kreuzung von Eµ-myc Mäusen mit Mäusen, welche ektop ZNS-spezifisch CXCL13 exprimieren, zu einer Manifestation von Lymphomzellen im Hirn führt. Das „proof-of-concept“ Experiment zur CXCL13-CXCR5 Interaktion wurde von der Schweizer Krebsliga gefördert. Kollaborationspartner sind u.a. Dr. M. Baier, Robert Koch Institut, Berlin.

Neurofibromatose Typ 1: Genetische und epigenetische Einflüsse, Tumorentstehung und NF1-Genregulation
Katrin Guse, Sabrina Titze, Frank Heppner, Anja Harder

Die Neurofibromatose Typ1 (NF1) ist eine genetisch bedingte Erkrankung mit vorwiegender Tumorausprägung in der Haut, im peripheren sowie im zentralen Nervensystem. Der Phänotyp ist trotz genetisch identischer Veränderungen, wie z.B. bei monozygoten NF1-Zwillingen, sehr variabel. Ziel ist es, genetische und epigenetische Einflüsse (sog. Modifier) zu identifizieren, die die phänotypischen Unterschiede erklären können. Dabei werden zum einen intragenische Modifier, wie die DNA-Methylierung und das Auftreten von Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in nicht-kodierenden Sequenzen des NF1-Gens untersucht. Zum anderen wird die Bedeutung ungekoppelter genetischer Modifier, wie z.B. von Reparaturkontrollgenen (Mismatch-repair [MMR] Gene) für die somatische Mutationsrate des NF1-Gens untersucht. In einem weiteren Projekt werden regulatorische Elemente des NF1-Promotors charakterisiert, wobei ein Hauptaugenmerk auf der Regulation durch DNA-Methylierung liegt. Neben Untersuchungen an menschlichem Tumorgewebe werden Teilaspekte im NF1 Zell-spezifischen knockout Mausmodell untersucht werden.

Molekulare Ursachen und Zielmoleküle in der Tumorprogression maligner Hirntumore
Nikola Holtkamp, Frank Heppner

Ziel dieses Projektes ist es, Onkogene in Glioblastomen und malignen peripheren Nervenscheidentumoren (MPNST) zu identifizieren, die interessante Zielmoleküle für eine neue Generation von Pharmaka wie z.B. Rezeptortyrosinkinasen sein können. Die Wirksamkeit solcher Pharmaka wird in Zellkulturansätzen untersucht und soll auf Tiermodelle ausgedehnt werden. Des Weiteren befassen wir uns mit progressions-assoziierten Veränderungen maligner Hirntumore mit dem Ziel, diese als diagnostische und prognostische Marker zu identifizieren.

Kollaborationspartner sind u.a. Prof von Deimling, Abteilung für Neuropathologie, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg und Prof. Mautner, Universitätsklinikum Hamburg Eppendorf. Das Projekt wird durch das Department of Defense (grant NF050145) gefördert.

Bedeutung von Entwicklungskontrollsignalwegen in der Tumorigenese
Arend Koch, Frank Heppner

Der Einfluss von Entwicklungskontrollsignalwegen (Wnt, Notch, Hedgehog) in der Pathogenese maligner embryonaler, zerebraler und extrazerebraler Tumore soll untersucht werden. Diese Signalwege vermitteln Zellschicksals-Entscheidungen während der Embryogenese und führen bei onkogener Aktivierung zur Ausbildung von Tumoren.

Auf Grundlage molekularbiologischer und zellbiologischer Ansätze konnten wir in malignen kindlichen Tumoren des Kleinhirns (Medulloblastomen), in bösartigen embryonalen Lebertumoren (Hepatoblastomen) sowie in Nierentumoren (Wilms’ Tumoren) aktivierende somatische Mutationen in Genen identifizieren, welche zu einer Aktivierung dieser Signalwege führen. Folge dieser Aktivierung ist eine vermehrte Expression spezifischer Gene, die vor allem für Wachstum und Differenzierung von Tumorzellen verantwortlich sind. Durch funktionelle Aktivierung und Inhibition dieser Signalwege in humanen Tumorzellen sollen spezifische Zielgene identifiziert und charakterisiert werden. Ziel ist es, ein besseres Verständnis der molekularen Realisation der Überaktivierung dieser Signalwege in humanen embryonalen Tumoren zu erlangen und neue Ansatzpunkte für molekulare Therapieoptionen zu generieren.

Kollaborationspartner ist Prof. T. Pietsch, Institut für Neuropathologie, Universität Bonn.

Ausgewählte Publikationen:

Waha A, Koch A, Hartmann W, Milde U, Felsberg J, Hübner A, Mikeska T, Goodyer CG, Sörensen N, Wiestler OD, Pietsch T, Waha A. SGNE1 is epigenetically altered and down-regulated in human medulloblastomas. Oncogene 26(38):5662-8 (2007).

Koch A, Hrychyk A, Hartmann W, Waha A, Schüller U, Sörensen N, Berthold F, Goodyer CG, Wiestler OD, Birchmeier W, Behrens J, Pietsch T. Mutations of the Wnt antagonist AXIN2 (Conductin) result in TCF-dependent transcription in medulloblastomas. Int J Cancer 121(2):284-91 (2007).

Holtkamp N., Atallah I., Okuducu AF, Mucha J, Hartmann C, Mautner VF, Friedrich RE, Mawrin C, and von Deimling A. MMP-13 and p53 in the progression of malignant peripheral nerve sheath tumors. Neoplasia 9(8), 671-7 (2007).

Holtkamp N, Ziegenhagen N, Malzer E, Hartmann C, Giese A, and von Deimling A. Characterization of the amplicon on chromosomal segment 4q12 in glioblastoma multiforme. Neuro Oncol 9(3), 291-7 (2007).

Kälin RE, Kretz MP, Meyer AM, Kispert A, Heppner FL and Brändli AW. Paracrine and autocrine mechanisms of apelin signaling govern embryonic and tumor angiogenesis. Dev Biol 305(2):599-614 (2007).

Harder A, Mautner VF, Friedrich RE, Harder T, Plagemann A, von Deimling, A. Transcription factor AP-2 is expressed in human schwann cell derived tumors. Histopathology 49 (4):442-443 (2006).

Ohgaki H, Kita D, Favereaux A, Huang H, Homma T, Dessen P, Weiss WA, Kleihues P, and Heppner FL. Brain tumors in S100?-v-erbB transgenic rats. J Neuropathol Exp Neurol 65(12):1111-7 (2006).

Holtkamp N, Okuducu AF, Mucha J, Afanasieva A, Hartmann C, Atallah I, Estevez-Schwarz L, Mawrin C, Friedrich RE, Mautner VF, and von Deimling A. Mutation and expression of PDGFRA and KIT in malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNST), and its implications for imatinib sensitivity. Carcinogenesis 27(3), 664-71 (2006).

Holtkamp N, Afanasieva A, Elstner A, van Landeghem FK., Konneker M, Kuhn SA, Kettenmann H, and von Deimling A. Brain slice invasion model reveals genes differentially regulated in glioma invasion. Biochem Biophys Res Commun 336(4), 1227-33 (2005).

Hartmann W, Koch A, Brune H, Waha A, Denkhaus D, Dani I, Langmann W, Bode U, Wiestler OD, Schilling K, Pietsch T. IGF-II is involved in the proliferation control of medulloblastoma and its cerebellar precursor cells. Am J Pathol 166(4):1153-62 (2005).

Koch A, Waha A, Hartmann W, Hrychyk A, Schüller U, Waha A, Wharton Jr KA, Fuchs SY, von Schweinitz D, Pietsch T. Elevated expression of Wnt antagonists is a common event in hepatoblastomas. Clin Cancer Res 11(12):4295-304 (2005).

Schüller U*, Koch A*, Hartmann W, Garrè ML, Goodyer CG, Cama A, Sörensen N, Wiestler OD, Pietsch T. Subtype-specific expression and genetic alterations of the chemokine receptor gene CXCR4 in medulloblastomas. Int J Cancer 20;117(1):82-9 (2005).

Holtkamp N, Reuss DE, Atallah I, Kuban RJ, Hartmann C, Mautner VF, Frahm S, Friedrich RE. Algermissen B, Pham VA, Prietz S, Rosenbaum T, Estevez-Schwarz L, and von Deimling A. Subclassification of nerve sheath tumors by gene expression profiling. Brain Pathol 14(3), 258-64 (2004).

Koch A, Waha A, Hartmann W, Milde U, Goodyer CG, Sörensen N, Berthold F, Digon-Söntgerath B, Kraetzschmar J, Wiestler OD, Pietsch T. No evidence for mutations or altered expression of the Suppressor of Fused gene (SUFU) in primitive neuroectodermal tumours. Neuropathol Appl Neurobiol 30(5):532-9 (2004).

Koch A, Weber N, Waha A, Hartmann W, Denkhaus D, Behrens J, Birchmeier W, von Schweinitz D, Pietsch T. Mutations and elevated transcriptional activity of conductin (AXIN2) in hepatoblastomas. J Pathol 204(5):546-54 (2004).

Harder A, Rosche M, Reuß DE, Holtkamp N, Uhlmann K, Friedrich R, Mautner VF, von Deimling A. Methylation analysis of the neurofibromatosis type 1 (NF1) promoter in peripheral nerve sheath tumours. Eur J Cancer 2004, 40:2820-2828.