Nicht-kodierende RNAs beim Kolorektal-Karzinom

Das Kolorekal-Karzinom stellt eine der häufigsten Krebserkrankungen in den westlichen Industrienationen dar. Die operative Entfernung des Tumors stellt bei lokalisierten Stadien die Therapie der Wahl mit guten Heilungsaussichten dar. Dennoch entwickeln viele Patienten nach einiger Zeit Fernmetastasen oder präsentieren sich bereits primär im fortgeschrittenen metastasierten Stadium. Da die Heilungsaussichten damit massiv abnehmen ist die Identifizierung von molekularen Faktoren, welche Metastasierung auslösen und aufrechterhalten können von eminenter Bedeutung für die Risikoeinschätzung nach einer erfolgten Operation aber auch für mögliche neue Therapieansätze im metastasierten Stadium. In den letzten Jahren konnte gezeigt werden dass sowohl Protein- kodierende als auch nicht-Protein-kodierende Gene für die Entstehung und Progression bei Krebserkrankungen verantwortlich sind. Erst seit wenigen Jahren konnte die Beteiligung von kleinen nicht-kodierenden RNAs (sog. microRNAs) und größeren nicht-kodierenden RNAs (sog. ultrakonservierten Genen) in der Tumorigenese des Kolorektal-Karzinoms bewiesen werden. Die zentrale Hypothese dieses Projektes ist es, das im Laufe des Metastasierungsprozesses beim Kolorektal-Karzinom abnorme Expressionen von verschiedenen miteinander interagierenden nicht-kodierenden RNAs und Protein-kodierenden Genen auftreten. Das Ziel dieses Projektes ist es daher, die Veränderung von nicht-kodierenden RNAs auf Transkriptom-Ebene im Rahmen des Metastasierungsprozesses zu erfassen und den Einfluss von nicht-kodierenden RNAs auf Invasion und Metastasierungseigenschaften von Kolorektalen-Krebszellen zu untersuchen. Um dieses Ziel zu erreichen wollen wir mehrere Schritte verfolgen: Zunächst werden wir ausgehend von Genom-weiten Microarray Experimenten von verschiedenen nicht-kodierende RNAs (microRNAs und nicht-kodierende ultrakonservierte Gene) Unterschiede hinsichtlich Veränderungen in metastasierten und nicht-metastasierten Kolorektal-Karzinomen identifizieren. Danach, basierend auf negativen Korrelationen im Expressionsverhalten, werden wir potentielle Interaktionen von microRNAs und nicht-kodierenden ultrakonservierten Genen sowie Protein-kodierenden Genen charakterisieren um die molekularen Mechanismen von nicht-kodierenden RNAs im Rahmen des Metastasierungsprozesses aufzuklären. Abschließend wird die Rolle von nicht-kodierenden RNAs auf zelluläre Eigenschaften von Kolorektalen-Krebszellen wie Proliferation, Apoptose, Invasion und in vivo Metastasierung untersucht. Das Projekt soll nicht-kodierende RNAs, welche an der Metastasierung von Kolorektalen-Krebszellen beteiligt sind, identifizieren. Diese Erkenntnisse können die Grundlage für die Entwicklung neuer potentieller Biomarker in der Diagnostik und Prognose sowie als potentielle Therapieziele für MicroRNA-basierte Therapeutika darstellen.

Nicht-kodierende RNAs sind RNA Moleküle unterschiedlicher Größe die in den letzten Jahren zunehmend Gewicht inderAufklärungvon physiologischen wie pathophysiologischen Vorgängen gefunden haben. Dabei spielen diese Biomoleküle speziell auch bei Krebserkrankungen eine wesentliche Rolle. Grob gesprochen, kann man kurze (<200 Nukleotide lang) und lange (>200 Nukleotide lang) nicht-kodierende RNAs unterscheiden. Eine besonders wichtige Funktion dieser RNA Klasse ist die Feinabstimmung und Regulation der Expression von protein-kodierenden Genen. Bei Krebserkrankungen können alle typischen Merkmale der Krebszellen, sog. Hallmarks of Cancer dadurch beeinflusst werden. In meiner Arbeit am MD Anderson Cancer Center, Houston Texas, gelang es die Funktion und Beteiligung von bestimmten nicht-kodierenden RNAs beim Dickdarmkrebs besser aufzuklären. So konnten wir einen Faktor, miR-200a, als wichtig für den Vorgang der sog. Epithelialen- Mesenchymalen Transition (EMT) identifizieren. Die EMT ist als Vorgang bekannt, der dazu führt dass sich epitheliale Tumorzellen wie sie beim Dickdarmkrebs zunächst vorliegen, in einen beweglicheren mesenchymalen Phenotyp umwandeln und dadurch in das tiefer gelegene Darmgewebe eindringen und letztlich Fernmetastasen bilden. MiR-200a steuert offensichtlich diesen Vorgang und nimmt damit Einfluss auf das Metastasierungsverhalten von Dickdarmkrebszellen. Dazu passend haben wir eine lange nicht-kodierende RNA, N- BLR genannt, entdeckt, welche mit Mitgliedern der miR-200 Familie interagiert, und damit auch Migration, Invasion und Fernmetastasierung beeinflusst. Weiters konnten wir zeigen dass eine KRAS-Proteinexpression regulierende microRNA, miR-96, das Wachstum von Dickdarmkrebszellen steuert und das ein Protein-kodierendes Gen, Spinophilin, für die Tumorprogression bei Dickdarmkrebs eine entscheidende Rolle spielt. Diese Erkenntnisse könnten die Grundlage für neue prognostische Biomarker sowie als neue therapeutische Ansatzpunkte bei Dickdarmkrebs dienen.