Inflammatorische Signalwege in der Prostatakrebsbildung

Prostatakrebs ist die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache in westlichen Industriestaaten. Nichtsdestotrotz sind die Gründe für die Häufigkeit von Prostatatumoren im Vergleich zu anderen Organen noch nicht aufgeklärt. Eine Reihe an Hinweisen deutet auf eine Rolle von chronischen Entzündungsprozessen und inflammatorischen Signalwegen in der Prostatakrebsentstehung hin. Das vorrangige Ziel des vorliegenden Projekts ist die Aufklärung der Rolle der inflammatorischen Signalwege in der Prostatakrebsentstehung durch Entwicklung und Analyse eines Mausmodells des entzündungsabhängigen Prostatatumors. Hierzu werden drei Mauslinien miteinander gekreuzt, wobei die erste die Prostataspezifität durch organspezifische Expression der Cre-Rekombinase sicherstellt, die zweite einen genetische Veränderung durch partielle Deletion eines Tumorsuppressorgens (Phosphatase and Tensin homologue, PTEN) simuliert, und die dritte inflammatorische Signalwege durch die Expression der konstitutiv aktiven IkappaB kinase 2 (IKK2ca) imitiert. Eine Mauskolonie durch Kreuzung dieser Linien wurde etabliert, mit dem ersten Ziel der histopathologischen Charakterisierung des Prostatagewebes mit Hilfe eines Pathologen. Erste Ergebnisse zeigen eine neoplastische Veränderung des Gewebes in kombinierten PTEN+/- IKK2ca Prostatas. Weiters wurde die Expression möglicher Effektorgene mittels Oligo Array und real time PCR Technologien untersucht. Hierbei wurde Interleukin-1beta als potentieller Effektor identifiziert, der das neoplastische Prostatawachstum antreibt. Weitere Versuche sollen zur Identifizierung von 2-3 Kandidatengenen führen, die wir für funktionelle Studien einsetzen wollen. Hierbei werden wir durch eine internationale Kollaboration erworbenes Wissen dazu einsetzen, primäre Epithel- und Stromazellkulturen zu etablieren. Potentielle Effektorgene werden in diesen Kulturen durch shRNA oder Überexpression verändert. Transplantion dieser Zellkulturen, mit oder ohne Modifikation der Effektorgene, in immunsupprimierte Mäuse erlaubt es uns, den Beitrag der potentiellen Effektorgene auf das neoplastische Wachstum der Zellen zu bestimmen. Wir erwarten dass das vorliegende Projekt ein neues Mausmodell des entzündungs-induzierten Prostatatumors etabliert, mit möglichen Anwendungen in der Grundlagenforschung sowie präklinischen Studien. Weiters erwarten wir durch die Identifizierung von Effektorgenen Auswirkungen auf die individuelle Diagnose des Prostatakarzinoms.

Im Rahmen des vorliegenden Projekts sollte die Frage geklärt werden, wie zentrale zelluläre Signalwege, die bei Entzündungsreaktionen aktiviert werden, die Entstehung oder Weiterbildung des Prostatatumors beeinflussen. Dabei wurde ein in vivo Modell des Prostatatumors in Mäusen etabliert. Die Ergebnisse zeigten, dass konstitutive Aktivierung des NF-kappaB Signalweges im Prostataepithel für eine Transformation des Gewebes, d.h. eine Ausbildung früher Vorstufen des Prostatatumors, nicht ausreichen. Hingegen kann ein teilweise transformiertes Prostatagewebe durch zusätzliche Aktivierung der inflammatorischen Genexpression weiter verändert werden: Im Tiermodell konnte gezeigt werden, dass leicht transformiertes Gewebe, das nur wenige dysplastische (transformierte) Zellen zeigte, durch zusätzliche konstitutive Aktivierung eines inflammatorischen Signalweges stark proliferierte, dh die Tumormasse stark zunahm. Dies ging auf verstärkte Zellteilung sowohl im genetisch veränderten Epithel als auch im indirekt beeinflussten Stroma zurück. Die Veränderung im Stroma war von einem Verlust der glatten Muskulatur gekennzeichnet, die in stärker proliferierendes Bindegewebe de-differenzierte. Genexpressionsanalysen konnten zeigen, dass die Aktivierung der inflammatorischen Genexpression im Epithel die Bildung von Chemokinen förderte, die ihrerseits Entzündungszellen in das Tumorgewebe lockten und so die Entzündungsreaktion verstärkten. Die langanhaltende Entzündung kann entscheidend zur Dedifferenzierung der glatten Muskulatur beitragen.Interessanterweise konnten nur wenige Tumore den entscheidenden Schritt zum Austritt aus dem lokalen Zellverband und damit zur Bildung eines invasiven Prostatakarzinoms durchlaufen. Unsere Hypothese ist, dass die Dedifferenzierung der glatten Muskulatur and damit das Auftreten einer vergrößerten Gewebsbarriere, eine Gewebsantwort auf das Entarten des Gewebes darstellt um eine weitere Verbreitung der Tumorzellen zu verhindern. Diese Hypothese soll in einem bereits bewilligten Folgeprojekt untersucht werden.