Fanconi Anämie- und assoziierte DNA-Reparaturgendefekte als Tumortherapieansatz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die spezifische Hypersensitivität von Tumoren mit Defekten im Fanconi Anämie (FA) Signalweg auf bestimmte Chemotherapeutika, insbesondere ICL-Substanzen und PARP-Inhibitoren ist inzwischen gut untersucht. Im Rahmen des Vorantrags konnte eine neue Substanzklasse, i.e. TRAIL-R-agonistische Substanzen, mit spezifischer Wirkung auf Tumorzellen mit FA-Gendefekten identifiziert werden, deren Effekte nun mechanistisch charakterisiert sowie in vitro und in vivo quantifiziert wurden. So konnte gezeigt werden, daß Mutationen in BRCA2 oder zum Teil auch funktionell eng verwandten FA-DNA-Reparaturgenen in Tumorzellen eine signifikante Hypersensitivität auf TRAIL-R-Agonisten bewirken und somit als prädiktive Marker für das Therapieansprechen auf derzeit in klinischen Studien getestete TRAIL-R-Agonisten dienen könnten. Darüber hinaus wurden mittels Screening einer DNA-Reparaturgen-siRNA-Bibliothek in ATR-KI-Tumorzellen mehrere Gene identifiziert, deren Herabregulation ATR-abhängig das Absterben von Tumorzellen bewirkt und dadurch genetische Determinanten für das Ansprechen auf eine pharmakologische Inhibition der FA Signalweg-regulierenden Kinase ATR definiert. Die ausgeprägte synthetisch letale Beziehung zwischen ATR und POLD1 wurde mechanistisch weiter charakterisiert. Die erhaltenen Daten könnten unmittelbar klinische Relevanz erlangen, da POLD1-Mutationen in Subgruppen mehrerer Tumorentitäten, insbesondere dem Kolonkarzinom, identifiziert wurden und daher einen prädiktiven Marker für das Therapieansprechen auf ATR- und/oder CHK1-Inhibitoren darstellen könnten. Des Weiteren wurde anhand des im Vorantrag etablierten Tissue Microarray (TMA) aus 150 Pankreaskarzinompräparaten mit Datenbank klinisch-pathologischer Parameter die Bedeutung der TRAIL-Rezeptor-Expression im Pankreaskarzinom untersucht. Die dadurch erhaltenen Daten legen nahe, daß die Membranexpression von TRAIL-R2 einen prognostischen Marker für Patienten mit Pankreaskarzinom in frühen Stadien darstellt. Darüber hinaus liefert der gezeigte Verlust membrangebundener TRAIL-Rezeptoren im Pankreaskarzinom einen molekularen Erklärungsansatz für das teilweise Therapieversagen von TRAIL-R-Agonisten in dieser Tumorentität. Weiterhin wurde im Vorantrag HSP27 als prognostischer und prädiktiver Marker für Gemcitabine-Ansprechen im Pankreaskarzinom identifiziert. Im Anschlußprojekt wurden nun die zugrundeliegenden Mechanismen der HSP27-vermittelten Gemcitabine-Sensitivität im HSP27-Überexpressionsmodell untersucht. Dadurch konnten pro-apoptotische Funktionen von HSP27 sowohl im extrinsischen als auch intrinsischen Apoptose-Signalweg im Pankreaskarzinom belegt werden. Dies steht im Kontrast zu den bekannten, hauptsächlich anti-apoptotischen Funktionen von HSP27 in anderen Tumorentitäten. Da in mehreren Pankreaskarzinomzellinien eine Hitzeschock-induzierte HSP27-Expression ebenfalls eine Gemcitabine-Sensitivierung bewirkte, etablieren diese Daten eine molekulare Grundlage für derzeit laufende klinische Studien zur Untersuchung der Kombination von Gemcitabine und regionaler Hyperthermie (die zu Hitzeschock-induzierter Expression von HSP27 führt) im Pankreaskarzinom. Schließlich wurde in einem Kollaborationsprojekt mittels Somatic Cell Gene Targeting ein BRAF-KO-Tumorzellmodell generiert und charakterisiert. In diesem Modell konnte gezeigt werden, daß einerseits aktivierende BRAF-Mutationen zur Unabhängigkeit von Wachstumssignalen und Resistenz gegenüber Serumentzug-induzierter Apoptose führen, andererseits der Effekt von BRAF-Inhibitoren auf BRAF- mutierte Tumoren von der Wahl des BRAF-Inhibitors abhängt, was auf off-target-Effekte verschiedener BRAF-Inhibitoren zurückzuführen sein könnte. Zusammenfassend wurden im Rahmen des Fortsetzungsantrags mehrere neue prädiktive Marker für das Therapieansprechen auf verschiedene Substanzen in Subgruppen von Tumorpatienten mit gastrointestinalen Tumoren identifiziert und/oder charakterisiert. Diese Arbeiten sollen langfristig zur tumorgenotyp-basierten Therapie-Individualisierung bei Krebspatienten beitragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Loss of TRAIL-receptors is a recurrent feature in pancreatic cancer and determines the prognosis of patients with no nodal metastasis after surgery. PLoS One. 2013;8(2):e56760
Gallmeier E, Bader DC, Kriegl L, Berezowska S, Seeliger H, Göke B, Kirchner T, Bruns CJ, De Toni EN
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056760) - ALK expression is absent in pancreatic ductal adenocarcinoma. J Cancer Res Clin Oncol. 2014 Sep;140(9):1625-8
Ormanns S, Assmann G, Reu S, Gallmeier E, Bader DC, Kleespies A, Haas M, Kruger S, Heinemann V, Kirchner T, Boeck S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00432-014-1774-4) - Genetic targeting of B-Raf(V600E) affects survival and proliferation and identifies selective agents against BRAF-mutant colorectal cancer cells. Mol Cancer. 2014 May 24;13(1):122
Hirschi B, Gallmeier E, Ziesch A, Marschall M, Kolligs FT
(Siehe online unter https://doi.org/10.1186/1476-4598-13-122) - Batf-dependent Th17 cells critically regulate IL-23 driven colitis-associated colon cancer. Gut. 2015 April 2 [Epub ahead of print]
Punkenburg E, Vogler T, Büttner M, Amann K, Waldner M, Atreya R, Abendroth B, Mudter J, Merkel S, Gallmeier E, Rose-John S, Neurath MF, Hildner K
(Siehe online unter https://doi.org/10.1136/gutjnl-2014-308227) - Controversy on the time to progression of pancreatic ductal adenocarcinoma. Gut. 2015 Nov;64(11):1676-7 (Commentary)
Gallmeier E, Hernaez R, Gress TM
(Siehe online unter https://doi.org/10.1136/gutjnl-2014-309066) - Overexpression of Heat-Shock Protein 27 (HSP27) Increases Gemcitabine Sensitivity in Pancreatic Cancer Cells through S-Phase Arrest and Apoptosis. J Cell Mol Med. 2015 Feb;19(2):340-50
Guo Y, Ziesch A, Hocke S, Kampmann E, Ochs S, De Toni EN, Göke B, Gallmeier E
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/jcmm.12444) - Tivantinib (ARQ 197) affects the apoptotic and proliferative machinery downstream of c-MET: role of Mcl-1, Bcl-xl and Cyclin B1. Oncotarget. 2015 Sep 8;6(26):22167-78
Lu S, Török HP, Gallmeier E, Kolligs FT, Rizzani A, Arena S, Göke B, Gerbes AL, De Toni EN
(Siehe online unter https://doi.org/10.18632/oncotarget.4240) - A synthetic lethal screen identifies ATR-inhibition as a novel therapeutic approach for POLD1-deficient cancers. Oncotarget. 2016 Jan 9 [Epub ahead of print]
Hocke S, Guo Y, Job A, Orth M, Ziesch A, Lauber K, De Toni EN, Gress TM, Herbst A, Göke B, Gallmeier E
(Siehe online unter https://doi.org/10.18632/oncotarget.6857) - Hyperthermia adds to trabectedin effectiveness and thermal enhancement is associated with BRCA2 degradation and impairment of DNA homologous recombination repair. Int J Cancer. 2016 Mar 2 [Epub ahead of print]
Harnicek D, Kampmann E, Lauber K, Hennel R, Cardoso Martins AS, Guo Y, Belka C, Mörtl S, Gallmeier E, Kanaar R, Mansmann U, Lindner LH, Issels RD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ijc.30070) - Inactivation of BRCA2 in human cancer identifies a subset of tumors with enhanced sensitivity towards death receptor-mediated apoptosis. Oncotarget. 2016 Jan 28 [Epub ahead of print]
De Toni EN, Ziesch A, Rizzani A, Török HP, Hocke S, Lü S, Wang SC, Hucl T, Göke B, Bruns C, Gallmeier E
(Siehe online unter https://doi.org/10.18632/oncotarget.7053)
