Kooperative Schritte in der VHL-abhängigen Tumorentstehung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurden verschiedene Mauslinien mit genetisch verändertem Vhl-Lokus generiert, die eine Rekapitulation der menschlichen VHL-Alterationen im Tier erreichen. Grundlage war dabei die Genotyp-Phänotyp-Korrelation des VHL-Syndroms, das mit hoher Penetranz mutationsabhängig zur Entstehung bestimmter Tumorarten führt. Zur Analyse potentiell verschiedener Tumorsuppressions-Mechanismen wurde zum Einen ein exogen regulierbares Modellsystem der Nierenkarzinogenese mit kompletter Ausschaltung von Vhl im proximalen Tubulus hergestellt, das dem Typ I der VHL-Erkrankung und der Situation sporadischer Tumoren entspricht. Zum Anderen wurden zwei knock-in Varianten der Typ II-Erkrankung konstruiert, die entweder mit dem gesamten Tumorspektrum (Typ IIB), oder ausschließlich mit dem Auftreten von Phäochromozytomen assoziiert sind (Typ IIC). Der nierenspezifisch induzierte knock-out von Vhl im proximalen Tubulus führte bei adulten Mäusen nicht zur Tumorentstehung, weder nach Inaktivierung des gesamten Gens (Vhl knock-out floxed Exon 1), noch bei gezielter Ausschaltung der HIF-Bindungsdomäne (Vhl knock-out floxed Exon 2). Die Analyse der knock-out-Tiere zeigte eine Fehlregulation der TGFbeta- Signalkaskade in proximalen Tubuluszellen als primäre Folge eines Vhl-Verlustes. Dieser Befund stimmt mit den Beobachtungen in humanen Primärtumoren überein und trägt zum Verständnis der molekularen Pathogenese bei. Darüber hinaus könnte es auf Grundlage der Ergebnisse möglich werden, durch die gezielte Veränderung sekundärer Schritte in der Tumorinitiation das unverändert wichtige Ziel eines Tiermodells der Nierenkarzinogenese doch zu erreichen. Mit Hilfe der VHL Typ II-assoziierten Vhl knock-in-Mäuse war es im Rahmen der Projektförderung möglich, bei einem Teil der Tiere Phäochromozytome zu induzieren. Damit gelang es erstmals, ein relevantes Tiermodell der VHL-abhängigen Tumorentstehung herzustellen. Murine Vhl-assoziierte Phäochromozytome zeigen morphologisch und molekulargenetisch die gleichen Eigenschaften wie menschliche Tumore, wie bei VHL Typ II-Patienten konnte darüber hinaus bei heterozygoten und homozygoten Vhl knock-in-Mäusen erhöhte Noradrenalin-Konzentrationen im Plasma und im Urin nachgewiesen werden. Vergleichende Transkriptom-Analysen von Tumor- und Normalgewebe erbrachten eine konstitutive Aktivierung der PI3-Kinase-AKT-mTOR Signalkaskade in fortgeschrittenen Tumorstadien. Deshalb wurde im Folgenden der Einfluss einer basalen Steigerung der PI3-Kinase-Aktivität auf die Vhl-induzierte Tumorinitiation durch zusätzliche hemizygote Deletion von Pten untersucht, einem zentralen Antagonisten in diesem Regelkreis. Inzidenz, Tumorgröße und Malignitätsgrad von PCC bei heterozygoten V2C- und V2B-Mäusen wurden durch Haploinsuffizienz von Pten stark erhöht, zudem traten Tumore in einem früheren Alter auf. In Vhl-assoziierten murinen PCC wurde schließlich eine Fehlregulation von Nedd4-1 nachgewiesen, der Ubiquitin-Ligase von Pten. Diese Interaktion konnte in Primärzellen und humanen Tumorzellinien verifiziert werden und liefert damit zum Einen eine mögliche Erklärung für die kooperative Wirkung von Vhl und Pten bei der Phäochromozytomentstehung, zum Anderen könnte eine indirekte Regulation von PTEN durch VHL dessen Tumorsuppressor-Funktion ausmachen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Microdeletion and IGF2 loss of imprinting in a 65 cascade causing Beckwith-Wiedemann syndrome with Wilms' tumor. Nat Genet. 2005 Aug;37(8):785- 6
Prawitt D, Enklaar T, Gärtner-Rupprecht B, Spangenberg C, Lausch E, Reutzel D, Fees S, Korzon M, Brozek I, Limon J, Housman DE, Pelletier J, Zabel B
- Microdeletion of target sites for insulator protein CTCF in a chromosome 11p15 imprinting center in Beckwith-Wiedemann syndrome and Wilms' tumor. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Mar 15;102(11):4085-90
Prawitt D, Enklaar T, Gärtner-Rupprecht B, Spangenberg C, Oswald M, Lausch E, Schmidtke P, Reutzel D, Fees S, Lucito R, Korzon M, Brozek I, Limon J, Housman DE, Pelletier J, Zabel B
- Premature senescence is a primary fail-safe mechanism of ERBB2-driven tumorigenesis in breast carcinoma cells. Cancer Res. 2005 Feb 1;65(3):840-9
Lausch E and Trost TM, Fees SA, Schmitt S, Enklaar T, Reutzel D, Brixel LR, Schmidtke P, Maringer M, Schiffer IB, Heimerdinger CK, Hengstler JG, Fritz G, Bockamp EO, Prawitt D, Zabel BU, Spangenberg C
- ERBB2-mediated transcriptional up-regulation of the alpha5beta1 integrin fibronectin receptor promotes tumor cell survival under adverse conditions. Cancer Res. 2006 Apr 1;66(7):3715- 25
Lausch E and Spangenberg C, Trost TM, Prawitt D, May A, Keppler R, Fees SA, Reutzel D, Bell C, Schmitt S, Schiffer IB, Weber A, Brenner W, Hermes M, Sahin U, Türeci O, Koelbl H, Hengstler JG, Zabel BU
- Oncogene-blocking therapies: new insights from conditional mouse tumor models. Curr Cancer Drug Targets. 2006 Nov;6(7):603-12
Hengstler JG, Bockamp EO, Hermes M, Brulport M, Bauer A, Schormann W, Schiffer IB, Hausherr C, Eshkind L, Antunes C, Franzen A, Krishnamurthi K, Lausch E, Lessig R, Chakrabarti T, Prawitt D, Zabel B, Spangenberg C
- Mutations in the cyclin family member FAM58A cause an X-linked dominant disorder characterized by syndactyly, telecanthus and anogenital and renal malformations. Nat Genet. 2008 Mar;40(3):287-9
Unger S, Böhm D, Kaiser FJ, Kaulfuss S, Borozdin W, Buiting K, Burfeind P, Böhm J, Barrionuevo F, Craig A, Borowski K, Keppler-Noreuil K, Schmitt-Mechelke T, Steiner B, Bartholdi D, Lemke J, Mortier G, Sandford R, Zabel B, Superti-Furga A, Kohlhase J
- TBX15 mutations cause craniofacial dysmorphism, hypoplasia of scapula and pelvis, and short stature in Cousin syndrome. Am J Hum Genet. 2008 Nov;83(5):649- 55
Lausch E, Hermanns P, Farin HF, Alanay Y, Unger S, Nikkel S, Steinwender C, Scherer G, Spranger J, Zabel B, Kispert A, Superti-Furga A
- Trastuzumab therapy vs tetracycline controlled ERBB2 downregulation: influence on tumour development in an ERBB2-dependent mouse tumour model. Br J Cancer. 2008 May 6;98(9):1525-32
Hermes M, Schormann W, Brulport M, Uhlemann K, Lupatsch F, Horn LC, Schumann A, Allgaier C, Weishaupt M, Engeland K, Müller GA, Mössner J, Bauer A, Schiffer IB, Gebhard S, Schmidt M, Lausch E, Prawitt D, Wilhelm C, Hengstler JG
- Mutations in MMP9 and MMP13 determine the mode of inheritance and the clinical spectrum of metaphyseal anadysplasia.Am J Hum Genet. 2009 Aug;85(2):168-78
Lausch E, Keppler R, Hilbert K, Cormier-Daire V, Nikkel S, Nishimura G, Unger S, Spranger J, Superti-Furga A, Zabel B
- Mutations in GRIN2A and GRIN2B encoding regulatory subunits of NMDA receptors cause variable neurodevelopmental phenotypes. Nat Genet. 2010 Nov;42(11):1021- 6.
Endele S, Rosenberger G, Geider K, Popp B, Tamer C, Stefanova I, Milh M, Kortüm F, Fritsch A, Pientka FK, Hellenbroich Y, Kalscheuer VM, Kohlhase J, Moog U, Rappold G, Rauch A, Ropers HH, von Spiczak S, Tönnies H, Villeneuve N, Villard L, Zabel B, Zenker M, Laube B, Reis A, Wieczorek D, Van Maldergem L, Kutsche K
- Novel and recurrent TRPV4 mutations and their association with distinct phenotypes within the TRPV4 dysplasia family. J Med Genet. 2010 Oct;47(10):704-9
Dai J, Kim OH, Cho TJ, Schmidt-Rimpler M, Tonoki H, Takikawa K, Haga N, Miyoshi K, Kitoh H, Yoo WJ, Choi IH, Song HR, Jin DK, Kim HT, Kamasaki H, Bianchi P, Grigelioniene G, Nampoothiri S, Minagawa M, Miyagawa SI, Fukao T, Marcelis C, Jansweijer MC, Hennekam RC, Bedeschi F, Mustonen A, Jiang Q, Ohashi H, Furuichi T, Unger S, Zabel B, Lausch E, Superti-Furga A, Nishimura G, Ikegawa S
- Osteopathia striata with cranial sclerosis owing to WTX gene defect. J Bone Miner Res. 2010 Jan;25(1):82-90
Perdu B, de Freitas F, Frints SG, Schouten M, Schrander-Stumpel C, Barbosa M, Pinto-Basto J, Reis- Lima M, de Vernejoul MC, Becker K, Freckmann ML, Keymolen K, Haan E, Savarirayan R, Koenig R, Zabel B, Vanhoenacker FM, Van Hul W
- Phenotypic features of carbohydrate sulfotransferase 3 (CHST3) deficiency in 24 patients: congenital dislocations and vertebral changes as principal diagnostic features. Am J Med Genet A. 2010 Oct;152A(10):2543-9
Unger S, Lausch E, Rossi A, Mégarbané A, Sillence D, Alcausin M, Aytes A, Mendoza-Londono R, Nampoothiri S, Afroze B, Hall B, Lo IF, Lam ST, Hoefele J, Rost I, Wakeling E, Mangold E, Godbole K, Vatanavicharn N, Franco LM, Chandler K, Hollander S, Velten T, Reicherter K, Spranger J, Robertson S, Bonafé L, Zabel B, Superti-Furga A
- Spondylo-epiphyseal dysplasia, Maroteaux type (pseudo-Morquio syndrome type 2), and parastremmatic dysplasia are caused by TRPV4 mutations. Am J Med Genet A. 2010 Jun;152A(6):1443-9
Nishimura G, Dai J, Lausch E, Unger S, Megarbané A, Kitoh H, Kim OH, Cho TJ, Bedeschi F, Benedicenti F, Mendoza-Londono R, Silengo M, Schmidt-Rimpler M, Spranger J, Zabel B, Ikegawa S, Superti-Furga A
- TRPV4-pathy, a novel channelopathy affecting diverse systems. J Hum Genet. 2010 Jul;55(7):400-2
Dai J, Cho TJ, Unger S, Lausch E, Nishimura G, Kim OH, Superti-Furga A, Ikegawa S
- Wt1 and retinoic acid signaling in the subcoelomic mesenchyme control the development of the pleuropericardial membranes and the sinus horns. Circ Res. 2010 Apr 16;106(7):1212-20
Norden J, Grieskamp T, Lausch E, van Wijk B, van den Hoff MJ, Englert C, Petry M, Mommersteeg MT, Christoffels VM, Niederreither K, Kispert A
