Analyse der Rolle von microRNAs während der Metastasierung

Krebs ist weltweit eine der häufigsten Todesursachen. Während Krebs häufig erfolgreich bekämpft werden kann, wenn er rechtzeitig diagnostiziert wird, sind Krebstherapien in Patienten mit fortgeschrittenen, bereits metastasierenden Tumoren oft erfolglos. Daher besteht eine dringende Notwendigkeit die molekularen Grundlagen der Metastasierung zu analysieren [Gupta, 2006 #39]. In den letzten Jahren wurden microRNAs (miRNAs), ~20-23 nt lange nicht-codierende RNAs, als Regulatoren der Genexpression identifiziert. miRNAs binden zum 3`UTR von komplementären mRNAs [He, 2004 #53] [Ambros, 2004 #52] [Engels, 2006 #51]. Es wurde gezeigt, dass miRNAs entscheidend in die Feinregulation der Genexpression, die Zelldifferenzierung und Entwicklung eingreifen [Giraldez, 2006 #62] [Alvarez-Garcia, 2005 #55] [Kloosterman, 2006 #54]. Eine Missregulation der miRNA-Expression kann zu tumorigener Transformation führen und einige miRNAs können als Biomarker zur Charakterisierung von Tumoren verwendet werden [Hahn, 1999 #24] [Voorhoeve, 2006 #49] [Yanaihara, 2006 #8] [Mattie, 2006 #47]. Obwohl Tumore anhand ihres miRNA Profils klassifiziert und der Verlauf der Krankheit prognostiziert werden können [Lu, 2005 #38] [Yanaihara, 2006 #8], ist die funktionelle Charakterisierung miRNA-regulierter Signalwege noch weitgehend ausständig. Das Hauptziel dieses Projekts ist miRNAs, die in den metastatischen Prozess involviert sind, zu identifizieren und funktionell zu charakterisieren. Im speziellen möchten wir analysieren wie sich die Expression von miRNAs während der epithelialen-zur-mesenchymalen-transition (EMT) und Metastasierung ändert. Wir werden miRNAs identifizieren, die zentral in diesen Prozess involviert sind und die Signalwege, die für die Metastasierung relevant sind charakterisieren. Das Erreichen dieser Ziele wird das Wissen über Metastasierung erweitern und sollte in der Identifikation neuer Biomarker und potentieller neuer Targets für die therapeutische Intervention resultieren.

Unsere Zielsetzung war miRNAs zu identifizieren die in Brusttumoren dereguliert wurden und zu analysieren welche Targets und Signalwege beeinflusst wurden und die daraus folgende Konsequenz für die Tumorigenese. Wir konnten erfolgreich 3 miRNAs identifizieren (1 publiziert, 2 eingereicht): 1.) miR-29a: miR-29a suppresses tristetraprolin, which is a regulator of epithelial polarity and metastasis (publiziert in EMBO Reports, April 2009). Wir konnten zeigen, dass miR-29a in Brustkrebspatienten erhöht ist und Tristetraprolin (TTP) negativ reguliert. TTP kontrolliert mRNAs mit AU-reichen 3`-UTRs (viele Onkogene gehören zu dieser Klasse). Das führte zu Epithelialer-zu-Mesenchymaler-Transition und erhöhter Metastasierung. 2.) miR-100: miRNA-100-dependent IGF2 suppression inhibits breast tumorigenesis by interfering with proliferation and survival signaling (wieder-eingereicht bei EMBO Mol Med, Februar 2011) Wir identifizierten eine starke Abnahme der miR-100 Expression in Brusttumoren. miR-100 wurde durch einen onkogenen Ras/Erk Signalweg reguliert. Der Verlust führte zu einer Hochregulation von IGF2 und einer Stimulation des Tumorwachstums. Überexpression von miR-100 konnte in einem Mausexperiment Wachstum von Brusttumoren verhindern und könnte daher ein Kandidat für Krebsgentherapien sein. 3.) miR-193a: miR-193a promotes breast cancer by downregulating Sef, an inhibitor of FGF signaling (wieder-eingereicht bei to Nature Cell Biology, Februar 2011) Wir demonstrierten eine Erhöhung von miR-193a in humanen Brustkarzinomen. Das führte zu einer Reduktion von Sef, eines negativen Regulators des FGF-Signalwegs und davon kontrollierten Genen, insbesondere einer starken Erhöhung von Mdm2. Mdm2 ist ein zentraler Regulator von p53, der Apoptose und ein wichtiges Onkogen. Wir generierten eine transgene Maus mit induzierbarer miR-193a-Expression und konnten zeigen dass miR-193a in Tumoren anti-apoptotisch wirkte, während die Inhibition von miR-193a Tumorwachstum inhibierte.