Tumor-Stroma-Interaktion und Phänotyptransition oraler Karzinomzellen: Einfluss auf Therapie-relevante EGFR-abhängige Signalwege
Final Report Abstract
Wesentliche tumorbiologische Eigenschaften von Karzinomen werden durch die Interaktion der Tumorzellen mit dem Tumormikromilieu bestimmt. Hier spielen insbesondere aktivierte Stromafibroblasten, auch Tumor-assoziierte Fibroblasten (TAF´s) genannt, eine zentrale Rolle. Es wird postuliert, dass die wechselseitige Beeinflussung von Karzinomzellen und TAF´s zu Phänotypänderungen in beiden Zellkompartimenten mit dem Ergebnis insbesondere der Förderung der Tumorzellinvasion und Metastasierung führt. Es wird zunehmend deutlich, dass diese Interaktion auch Einfluss auf die Therapiesensitivität hat und zur Entwicklung von Resistenzen beiträgt. Hier scheint eine Modulation Thyrosinkinase-abhängiger Signalwege eine wesentliche Rolle zu spielen. Die Frage, ob eine epigenetische Modulation des EGFR- signallings in OSCC-Zellen durch Zellen des Tumorstroma einen klinisch relevanten Einfluss auf die Tumorprogression, die individuelle Prognose bzw. das Therapieansprechen hat, konnte bislang nicht befriedigend beantwortet werden. Die Ausgangsfragen des Projektes waren deshalb: a) inwiefern führt die Interaktion von aktivierten Fibroblasten mit OSCC-Zellen zu Änderungen in deren EGFR-abhängigen Signalwegen, b) ist dies mit Änderungen im Phänotyp der OSCC-Zellen im Sinne einer epithelialen-mesenchymalen Transition (EMT) assoziiert und c) führt diese Modulation zu tumorbiologisch relevanten Effekten auf das Zellverhalten. Unter Verwendung eines Zellkulturmodells für aktivierte Stromafibroblasten (humane immortalisierte Fibroblasten langzeitstimuliert mit TGF 1 bzw. PDGFAB führt zur Entwicklung eines myofibroblastären bzw. proliferativen Phänotyps) wurde der Einfluss des Sekretoms dieser Modell-TAF´s auf tumorbiologische Eigenschaften (Phänotyptransition, Invasion, Proliferation, Apoptose) und auf das EGFR-abhängige Signalling in OSCC Zellen untersucht. Hierzu wurde eine gut charakterisierte Zelllinie ohne bekannte Mutationen in der EGFR-Signalkaskade und mit einem ausgeprägten epithelialen Phänotyp ausgewählt. Im Ergebnis der Experimente kann gezeigt werden, dass insbesondere das Sekretom TGF 1-stimulierter Fibroblasten (Myofibroblasten) zu einer Phänotyptransition in OSCC- Zellen im Sinne einer epithelialen-mesenchymalen Transition beitragen kann und dass diese Phänotypmodulation erwartungsgemäß mit einem gesteigerten invasiven Potential, einer erhöhten Proliferation und verminderten Apoptose verbunden ist. Parallel zu dieser Phänotypänderung kommt es zu einer gesteigerten Expression des EGF-Rezeptors mit einer erhöhten Basalaktivität von Erk, Akt und Stat3. Die Aktivität von PLC wurde nicht beeinflusst. Als ein wesentlicher Befund dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung von Erk hierbei zu einer Komplexbildung des reexprimierten EMT-assoziierten Intermediärfilaments Vimentin mit pErk führt. Dies wird als ein direkter Link zwischen TAF-induzierter EMT und Modulation der EGFR-Expression gewertet. Interessanterweise wird die induzierbare Hochregulation von EGFR durch Gefitinib gehemmt. Daraus ergibt sich die Schlussfolgerung, dass diese Hochregulation über eine Stimulation der EGFR- Signaltransduktion erfolgen muss (Berndt et al. 2014, PMID:24394543). Weiterführende Untersuchungen beschäftigten sich mit möglichen Mechanismen der TAF-induzierten Freisetzung von EGFR-Liganden, mit der Rolle von BIM in der Regulation der Apoptose und mit Effekten der Modellfibroblasten-Sekretome auf die Expression und Regulation von Her2 und Her3. In der Zusammenfassung der Ergebnisse kann gezeigt werden, dass insbesondere Myofibroblasten in der Lage sind, Phänotypänderungen in OSCC-Zellen zu induzieren, die mit Modulationen des EGFR-Signallings assoziiert sind. Diese Änderungen führen zu einer Modifizierung klinisch relevanter tumorbiologischer Eigenschaften. Mögliche neue therapeutische Ansätze sind in einer zielgerichteten Hemmung der Stromaaktivierung zu sehen.
Publications
- Effects of activated fibroblasts on phenotype modulation, EGFR signalling and cell cycle regulation in OSCC cells. Exp Cell Res. 2014 Jan 3. pii: S0014-4827(13)00559-4 [Epub ahead of print]
Berndt A, Büttner R, Gühne S, Gleinig A, Richter P, Chen Y, Franz M, Liebmann C
(See online at https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2013.12.024)
