Die tumorigenen und Metastase-vermittelnden Eigenschaften von CD44

• Antragstellerin: Monika Hartmann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290419794

Das Osteosarkom ist der häufigste, primäre Knochentumor mit hoher Prävalenz in der Kindheit und Adoleszenz. Trotz intensiver Bemühungen zur Verbesserung der chirurgischen und chemotherapeutischen Behandlungen erliegen 40% aller Osteosarkompatienten ihrer Erkrankung. Um die molekularen Ursachen für die maligne Transformation von Osteosarkomen zu untersuchen, hat die Antragstellerin ein endogenes Tumor-Mausmodell mit einer Mutation im Tumorsuppressorgen Nf2 generiert. Diese Mäuse neigen zur Entwicklung von aggressiven Osteosarkomen, Fibrosarkomen und Leberzellkarzinomen. Der Hauptfokus der Antragstellerin liegt auf der Analyse der Rolle des Zelladhäsionsmoleküls CD44. Es konnte gezeigt werden, dass das Genprodukt von NF2, Merlin, mit dem Protein CD44 interagieren muss, um die Tumorsuppressor-Funktion gewährleisten zu können. Entsprechend wird für viele NF2-Mutationen bei Krebspatienten angenommen, dass sie die Interaktion von Merlin mit CD44 verhindern. Um den Einfluss des Verlusts des Cd44-Gens auf die Tumorentwicklung und das Fortschreiten des Tumors zu untersuchen, wurden Nf2¬-mutierte Mäuse mit Cd44-knockout Mäusen gekreuzt. Während die Abwesenheit des Cd44-Gens keinen Einfluss auf die Häufigkeit von Osteosarkomen hatte, verringerte sich die Metastasierung von Osteosarkomen in Nf2-mutierten Mäusen. Zusätzlich entwickelten die Cd44-negativen Nf2+/--Mäuse, im Gegensatz zu den Cd44-positiven Mäusen, keine Leberzellkarzinome. Die Antragstellerin konnte zeigen, dass Cd44-negative Osteosarkom-Zellen empfindlicher gegenüber TNFα-induzierten Zelltod als Cd44-positive Zellen waren. Weiterhin erleichterte CD44 die transendotheliale Migration von Osteosarkomzellen in vitro und trug in vivo zur Entstehung von Lungenmetastasen in Xenotransplantationsexperimenten bei. Insgesamt weisen die im Rahmen des ersten DFG-Antrags gewonnen Ergebnisse daraufhin, dass CD44 zum aggressiven Verhalten und Metastasierung von Osteosarkomzellen beiträgt. Das Ziel dieses Antrags basiert auf der detaillierten Analyse des molekularen Mechanismus des CD44-Moleküls in der Metastasierung von Osteosarkomen. Die Antragstellerin wird insbesondere die Frage untersuchen, ob CD44 durch die Bindung an seinen Liganden Hyaluronsäure, durch seine Funktion als Co-Rezeptor oder durch seine proteolytische Spaltung eine Rolle in der Osteosarkomentwicklung spielt. Die Antragstellerin hat hierzu in der Vergangenheit verschiedene DNA-Konstrukte zur Expression von CD44-Isoformen und Mutanten hergestellt, mit deren Hilfe man zwischen verschiedenen molekularen Funktionen von CD44 unterscheiden kann. Primäre Osteosarkomzellen mit veränderter CD44-Expression werden in vitro und in vivo durch funktionelle Assays charakterisiert. Mit Hilfe von Transkriptomsequenzierungen (RNAseq) soll der Einfluss der verschiedenen CD44-Isoformen und -Mutanten auf funktionelle Netzwerke untersucht werden. Die gewonnenen Ergebnisse werden anschließend an humanen Patientenproben und Osteosarkomzellen validiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen