Die Rolle der Axl Rezeptorabspaltung im Leberkrebs

Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist die hauptsächliche Form des Leberkrebses und weist global die zweithöchste Krebssterblichkeit auf. Leberfibrose und Zirrhose, die durch chronische Lebererkrankungen (CLDs) wie viral induzierte Hepatitis oder Nicht-Alkoholische Fettlebererkrankungen herbeigeführt werden, stellen die größten Risikofaktoren für die Entwicklung des HCC dar. Die Aktivierung der Rezeptor-Tyrosinkinase Axl, die durch die Bindung von Gas6 an die extrazelluläre Domäne von Axl erfolgt, ist im entscheidenden Maße am Fortschreiten der Leberfibrose und der Entwicklung des HCC beteiligt. Bei Abspaltung der extrazellulären Domäne von Axl kommt es zur Freisetzung des solublen Axl (sAxl). Die Messungder sAxl Menge stellt eine äußerst präzise Diagnosemöglichkeit der fortgeschrittenen Leberfibrose/Zirrhose sowie der frühen bis späten Stufen des HCC in An- und Abwesenheit der Zirrhose dar. Aus diesen Ergebnissen ergibt sich die Frage, ob die Abspaltung der extrazellulären Domäne von Axl mit (i) einem Gas6-unabhängigen Axl Signalweg, oder (ii) einem abundanten, ungespaltenen Axl Signalweg zusammen mit frei verfügbarem Gas6, oder (iii) einer Abschaltung eines anti-onkogenen Signalwegs verbunden ist. In diesem Projekt untersuchen wir die Auswirkungen der Axl Rezeptorspaltung in der Leberfibrose und im HCC unter Verwendung von genetisch veränderten Lebermodellen sowie von CLD/HCC Patientenproben. Zur Identifikation von Gas6-abhängigen sowie Gas6- unabhängigen Zielgenen werden umfassende Genexpressionsanalysen durchgeführt, die in weiterer Folge in Validierungstudien auf deren krankheits-spezifische Relevanz überprüft werden. Die Durchführung von chemischen Screening-Versuchen soll helfen, neue pharmakologische Ansätze zur Reversion der Fibrose und Intervention des HCC zu identifizieren. Durch diese Studie werden neue Einsichten in die Abspaltung des Axl Rezeptors gewonnen, die für zukünftige personalisierte Strategien zur effizienten Bekämpfung der Leberfibrose und des HCC eingesetzt werden können.

Tumor-intrinsische und extrinsische Gas6/Axl-Funktionen sind beim hepatozellulären Karzinom (HCC) nur unzureichend bekannt. Wir haben die Rolle von Axl in transplantations-basierten Mausmodellen und in Diethylnitrosamin (DEN)-induzierten Lebertumoren von systemischen und hepatozyten-spezifischen Axl-defizienten Mäusen untersucht. Die Axl Expression verstärkte die Invasion von HCC Zellen durch die epithelial zu mesenchymale Transition (EMT), erhöhte die Metastasierung und verringerte die Überlebensrate. Die Tumorlast war bei DEN-behandelten Axl-defizienten Mäusen mit CCl4-induzierter Entzündung erhöht und zeigte eine höhere Proliferation neoplastischer Hepatozyten. Die Tumore waren weniger mit CD8+ T-Zellen infiltriert und wiesen eine erhöhte Anzahl von FoxP3+ T-Zellen und M2-Makrophagen auf, was auf eine immunsuppressive Umgebung in Axl-defizienten Tumore hinweist. Diese Daten zeigen, dass Gas6/Axl den metastatischen Phänotyp von HCC Zellen auslöst, während die Axl-Defizienz in der Mikroumgebung der Immunüberwachung entgeht und die Lebertumorigenese fördert. Darüber hinaus haben wir Zielgene des Gas6/Axl-Signalwegs im HCC identifiziert und funktionell analysiert. Anhand gut charakterisierter HCC Modelle in An- oder Abwesenheit von Axl, konnten wir Zielgene wie PRAME (PReferentially expressed Antigen in MElanoma) identifizieren. Die Hemmung der Gas6/Axl oder MAPK/ERK1/2 Signalwege führte zu einer reduzierten PRAME-Expression. Die PRAME Expression war mit EMT und erhöhter Zellmotilität verbunden. Die Interaktionen mit pro-onkogenen Proteinen wie CCAR1 ließen auf weitere tumorfördernde Funktionen von PRAME im HCC schließen. Darüber hinaus zeigte PRAME eine erhöhte Expression bei Axl-positiven HCC Patienten, die mit vaskulärer Invasion und einem geringeren Überleben der Patienten korrelierte. Diese Daten zeigen, dass PRAME ein Zielgen des Gas6/Axl/ERK Signalwegs ist, welches mit EMT und der Invasion von Krebszellen im HCC verbunden ist. Ein Haupthindernis der HCC Therapie in fortgeschrittenen Stadien ist die Entwicklung einer Resistenz gegen Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI). Wir untersuchten die Refraktärität gegenüber TKIs durch Gas6/Axl im HCC, die bei EMT am höchsten war. Die Expression von Gas6/Axl war besonders in Regorafenib-resistenten HCC Zellen zusammen mit der Induktion von ErbB-Rezeptoren hochreguliert, während Axl-negative HCC Zellen die ErbBs nicht stimulieren konnten. Die Behandlung von Regorafenib-unempfindlichen HCC Zellen mit dem ErbB-Inhibitor Afatinib führte zu einer starken Verringerung der Lebensfähigkeit der HCC Zellen. Die Resultate unterstreichen, dass die Hemmung der ErbBs bei Axl-exprimierenden HCC Zellen mit Regorafenib synthetisch tödlich ist, was eine neue Anfälligkeit von HCC aufzeigt. Des Weiteren haben wir den diagnostischen Wert von löslichem Axl (sAxl) und Gas6 und deren Albumin (alb)-Verhältnis bei chronischen Lebererkrankungen in 1111 Patienten untersucht. Gas6/alb zeigte eine hohe diagnostische Genauigkeit bei der Erkennung einer signifikanten (F2: AUC 0,805) bis fortgeschrittenen Fibrose (F3: AUC 0,818) und war dem Fib-4-Score bei der Erkennung einer Zirrhose überlegen. Bemerkenswert ist, dass Gas6 die Werte von sAxl übertraf. Diese Daten machen die Verfügbarkeit hoher Mengen an Gas6 in Fibrose und HCC deutlich, die an ungespaltene Axl-Rezeptoren binden und die Axl-Signalübertragung aktivieren.