Hepatozelluläre epithelial zu fibroblastoide Konversionen

Hepatozelluläre Karzinogenese ist ein mehrstufiger Prozess, der mit der zunehmenden Dedifferenzierung und malignen Transformation von Hepatozyten einhergeht. In Vorarbeiten ist es uns gelungen, ein einzigartiges induzierbares Modellsystem zu etablieren, dem ein für Hepatozyten bisweilen unbeschriebenes Phänomen zugrunde liegt: Hepatozyten der Maus, die konstitutiv-aktives Ha-Ras exprimieren, zeigen einen polarisierten epithelialen Phänotyp, konvertieren jedoch nach Behandlung mit Transforming Growth Factor (TGF)-beta1 zu einem de- polarisierten fibroblastoiden Phänotyp. Im Gegensatz dazu vollziehen parentale epitheliale Hepatozyten unter diesen Bedingungen einen Wachstumsarrest. Diese "epithelial zu fibroblastoide Konversion" der Hepatozyten durch die Kooperation von Ha-Ras und TGF-beta1 ist von einem Wachstum in Multi-Zellschichten, einem Verlust der Zell- Adhäsion und der Integrität spezifischer Zellkontakte sowie von dramatischen Veränderungen in der Zytoskelett- Beschaffenheit begleitet. Die Manifestation des dedifferenzierten fibroblastoiden Zelltyps ist mit einer Sekretion von TGF-beta1 und damit einer autokrinen TGF-beta Regulation verbunden, und korreliert mit einem erhöht malignen und potentiell invasivem Phänotyp. Der vorliegende Projektantrag beschäftigt sich mit der umfassenden Untersuchung zur hepatozellulären "epithelial zu fibroblastoiden Konversion". Es ist das vorrangige Ziel, jene Veränderungen in der Signaltransduktion und der Regulation der Genexpression aufzufinden, die für den Übergang in den invasiven Phänotyp verantwortlich sind. Diese Untersuchungen sollen die nähere Charakterisierung der für diesen Prozess verantwortlichen molekularen Mechanismen ermöglichen, und in alternative(n) Ansatzpunkte(n) für Diagnose und Therapie hepatozellulärer Karzinome resultieren.

Karzinome stellen die häufigste Krebsform dar, wobei die Metastasierung die Hauptursache für den Tod der Karzinompatienten ist. Der Zusammenbruch der epithelialen Zellhomöostase, der zu einer aggressiven Krebsentwicklung führt, ist mit dem Verlust von Epithelzelleigenschaften und einem invasiven Phänotyp begleitet. Diese epithelial zu mesenchymale Transition (EMT) stellt ein Kennzeichen der späten Tumorigenese dar. Untersuchungen zeigten, dass die EMT von Hepatozyten der Maus durch die Koooperation von hyperaktivem Ras und Transforming Growth Factor (TGF)-beta verursacht wird, und zu einer dramatischen Erhöhung der Malignität und Metastasierung führen. Wie in humanen hepatozellulären Karzinomen sehr häufig beobachtet, kommte es zum Verlust des Tumor-Suppressors E-Cadherin, der nuklearen Akkumulation von beta-Catenin und zur Sekretion von TGF-beta1. Für die Etablierung des invasiven Phänotyps ist die Interaktion von TGF-beta und MAPK in der Induktionsphase der EMT sowie die Kooperation von Smads mit MAPK and PI3K von besonderer Bedeutung, um den metastatischen Phänotyp zu erhalten. Weiters zeigen maligne Hepatozyten ein Potential zur Transdifferenzierung in Myofibroblasten, die in fibrotischem Gewebe lokalisieren. Zusammen mit dem Vergleich der heptozellulären EMT und der TGF-beta induzierten Aktivierung von hepatischen Stellatzellen, die in diesem Projekt etabliert wurde, konnte damit zum ersten Mal eine direkte, zelluläre Verknüpfung der Leberkanzerogenese mit der Leberfibrose nachgewiesen werden. Darüber hinaus können normale p19ARF defiziente Hepatocyten, die in diesen EMT Studien eingesetzt wurden, zu hepatischen Progenitoren während der Leberregeneration retrodifferenzieren, um final zu normalen Cholangiozyten und Hepatozyten zu differenzieren. Diese Untersuchungen der hepatozellulären epithelialen Plastizität zeigen das enorme Differenzierungrepertoire von Hepatozyten. Die Identifikation von Markern und molekularen "Targets" der hepatozellulären epithelialen Plastizität trägt wesentlich zu neuen Strategien der Krebsdiagnose und Therapie bei.