Analyse des p53/HIF-1A/miR-34a Signalweges beim kolorektalen Karzinom

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Hermeking
• Fachliche Zuordnung: Pathologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398348782

Tumor-assoziierte Hypoxie, d.h. die verringerte Verfügbarkeit von Sauerstoff, kennzeichnet das Tumor-Mikromilieu und ist mit schlechtem Krankheitsverlauf verbunden, da sie Therapie-resistente Zellen generiert und Metastasierung fördert. Dabei ist der p53-Status eine kritische Determinante für die zelluläre Wirkung der Hypoxie. Die mit dem Verlust der p53-Funktion verbundenen Änderungen in nachgeschalteten Faktoren, die einen Selektionsvorteil für derartige Zellen bieten, sind noch nicht umfassend charakterisiert worden. Hypoxie ist auch von zentraler Bedeutung für die Metastasierung des Kolorektal-Karzinoms (KRK), da diese eine epithelial-mesenchymale Transition/EMT induziert, die invasive, migratorische und anti-apoptotische Eigenschaften vermittelt, sowie Stammzelligkeit und Chemoresistenz induziert. Vor kurzem haben wir veröffentlicht, daß unter Hypoxie p53-defiziente Zellen EMT durchlaufen, wohingegen p53-positive Zellen MET zeigen. Zudem fanden wir, dass HIF-1A in p53-defizienten Zellen die miR-34a Expression direkt unterdrückt. Diese Repression war notwendig für Hypoxie-induzierte EMT, Invasion und Migration sowie STAT3-Aktivierung von KRK-Zelllinien. Für das Verständnis der miR-34a Repression ist es notwendig, miR-34a Ziele zu identifizieren, die in diesem Kontext hochreguliert werden. Wir haben vor kurzem XBP-1 als mutmaßliches miR-34a Ziel identifiziert. Interessanterweise ist XBP-1 ein bekannter Effektor von Hypoxie-induziertem Protein-Faltungsstress im endoplasmatischen Retikulum/ER. Zudem wurde XBP-1 Deregulation mit Progression von Kolitis-assoziierten und sporadischem KRK in Verbindung gebracht. Ausserdem haben wir gefunden, dass IRE1A, ein Regulator des alternativen Splicings von XBP1 mRNA, wahrscheinlich auch negativ durch p53-induzierte miRNAs reguliert wird. Zudem soll XBP-1 als direktes Ziel von miR-34a in verschiedenen Zell-Systemen validiert und funktionell untersucht werden. Darüber hinaus werden wir die Rolle des p53/HIF1A/miRNA/IRE1A/XBP-1-Signalweges bei Hypoxie-induzierter EMT mittels Xenograft Mausmodellen der KRK-Metastasierung bestimmen. Zur Beurteilung der in vivo Relevanz des vorgeschlagenen Signalweges werden wir konditionale Knock-out Mäuse der jeweiligen Gene in präklinischen Modellen des erblichen und sporadischen KRK untersuchen. Zudem soll die Rolle dieser Regulationen für die Hypoxie-induzierte EMT und Chemo-Resistenz mit Hilfe von aus KRKs abgeleiteten Tumoroiden untersucht werden. Schließlich werden wir die Expression der Komponenten des neuen Signalweges in KRK-Proben analysieren und so ihren prognostischen Wert bestimmen. Der hier vorgeschlagene Regelkreis stellt eine plausible Erklärung für den häufigen Verlust von p53 und/oder die miR-34a-Inaktivierung in Tumoren dar, da er aufzeigt, wie dieser zur Metastasierung beitragen kann. Darüber hinaus stellen die Signalwegs-Komponenten neue, attraktive prognostische Marker und potentielle Interventionsstellen für Tumor-therapeutische Ansätze dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen