Induktion der chromosomalen Instabilität während der Dedifferenzierung hepazellulärer Karzinome durch Alterationen der Histonmodifikation
Final Report Abstract
Während der Antragsperiode wurden als erstes cDNA-Mikroarray-Analysen sowie Array-CGH-Analysen an morphologisch und zytogenetisch gut charakterisierten hepatozellulären Karzinomen (HCC) und hepatozellulären Adenomen (HCA) durchgeführt. Ziel war es, differentiell exprimierte Gene zu identifizieren, die zwischen gut differenzierten HCC und den HCA sowie zwischen gut und schlecht differenzierten HCC diskriminieren und klinischprognostisch relevanten chromosomalen Zugewinne bzw. Amplifikationen zu ermittelt. Während der Progression von niedrig-malignen zu hoch-malignen Stadien verschiedener Tumoren nimmt die Zahl der Chromosomenaberrationen deutlich zu. Wir konnten zeigen, dass auch beim HCC die chromosomale Instabilität eng mit der morphologischen Dedifferenzierung korreliert. Diese zunehmende Poly- und Aneuploidisierung spricht dafür, dass der Übergang von einem gut in ein schlecht differenziertes HCC durch die Dysregulation mitotischer Kontrollmechanismen induziert wird. Darüber hinaus fanden wir in unserer Arbeit signifikante Unterschiede in den Genexpressionsmustern im Hinblick auf das morphologische Grading. Wir konnten zeigen, dass während der Dedifferenzierung Zellzyklus- und Proliferations-assoziierte Gene wie CMYC und E2F1 hochreguliert, Apoptose-induzierende Gene wie CRADD und TNFSF10 herunterreguliert werden sowie Gene wie SKP2 und CUL3, die den Abbau von p27 triggern, induziert werden. Mittels kombinierter Auswertung durch “Significance Analysis of Microarray“ (SAM) und “Gene set enrichement analysis“ (GSEA) unserer cDNA-Mikroarray- sowie Array-CGH Ergebnissen konnten Gengruppen, bezogen auf die chromosomale Lokalisation, identifiziert werden, die eine Unterscheidung der Adenome von den verschieden differenzierten HCC grundsätzlich möglich machen. Die signifikantesten Hochregulierungen im HCC wurden bei Genen der Chromosomenbanden 1q22 (37 Gene), 1q32 (88 Gene), 1q41 (14 Gene), 1q42 (46 Gene), and 2p22 (21 Gene) ausgewiesen. Die am stärksten diskriminierenden Gengruppen liegen innerhalb der Chromosomenbande 1q22. In dieser Region konnten 7 Gene (SCAMP3, IQGAP3, PYGO2, GPATC4, ASH1L, APOA1BP and CCT3) detektieren werden die hochreguliert sind und somit die Kandidatengene die an der Hepatokarzinogenese beteiligt sind eingrenzen (4). Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die chromosomale Region 13q in dedifferenzierten HCC häufig verloren gegangen ist. In dieser Region sind drei miRNAs (mir-621, mir-16-1, mir-15a) lokatisiert, welche einen Einfluss auf Gene haben könnten die an der Kontrolle des Zellzykluses beteiligt sind (5). In humanen Tumorzellen ist die Chromatinstruktur weiter genomischer Bereiche durch epigenetische Modifikation wie z.B. Histonmethylierung oder Histondeacetylierung, verändert. Dadurch wird die Aktivität der in diesen Regionen lokalisierten Gene entscheidend beeinflusst. Wir konnten zeigen, dass mehrere Histondeacetylasen (HDAC1-3) in schlecht differenzierten Leberzellkarzinomen (HCC) signifikant überexprimiert sind. Dies führt zur veränderten Transkription von Genen, die Proliferation, Apoptose, Differenzierung und genetische Stabilität regulieren. Diese funktionellen Konsequenzen sind unmittelbare Folge der Histondeacetylierung, da durch Inhibition der HDACs in vitro die Proliferation gehemmt und die Apoptose induziert wurde. Interessanterweise werden durch die HDAC-Inhibitoren in vitro Tumorsuppressorgene wie CDKN1A/P21, ING1, APC2 und GADD45G hochreguliert. Diese Tumorsuppressorgene sind am DNA-Reparaturweg, an der Induktion der Apoptose und möglicherweise an der Induktion der chromosomalen Instabilität während der Entstehung und Progression der HCC beteiligt.
