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Die Bedeutung der ‚Unfolded Protein Response‘ in infiltrierenden Gliomzellen

Diffuse Gliome werden entsprechend der WHO-Klassifikation in die WHO-Grade II, III und IV in Abhängigkeit von ihren histologischen Charakteristika eingeteilt. Grad IV Tumoren sind die bösartigsten diffusen Gliome und entsprechen dem Glioblastoma multiforme, dessen medianes Überleben bei rund einem Jahr liegt. Eine der größten therapeutischen Heruasforderungen diffuser Gliome ist ihr diffuses Wachstumsverhalten. Während der solide Tumoranteil häufig neurochirurgisch entfernt werden kann und das direkt angrenzende Gewebe anschließend mittels Strahlentherapie behandelt werden kann, stellen bereits diffus in das weiter entfernt liegende Gehirngewebe infiltrierte Tumorzellen die größte therapeutische Herausforderung dar.
Genetisch weisen der Großteil der diffusen Gliome der WHO-Grade II und III Mutationen in dem IDH1-Gen auf sowie rund die Hälfte dieser Tumoren Mutationen in dem Tumorsuppressorgen TP53. Im Gegensatz hierzu weisen primäre Glioblastome, also Glioblastome, die ohne vorbekannte Vorläuferläsion entstehen, häufig Mutationen in dem PTEN-Gen und/oder Amplifikationen mit ohder ohne aktivierende Mutation des EGFR genes auf. Zuästzlich finden sich häufig weitere aktivierende Veränderungen in Genen des Pi3K/PKB-Signalweges.

Charakterisierung der translationalen Antwort in dem NIH3T3-Model während der UPR
NIH3T3-Zellen werden mit verschiedenen ER-Stress auslösenden Substanzen exponiert. Anschließend werden sowohl Proteine als auch ribosomal gebundene RNAs aus diesen Zellen extrahiert und mittels Massenspektrometrie bzw. RNA-Sequenzierung untersucht. Anschließend wird aus diesen Daten ein bioinformatisches Model für die UPR etabliert. ER-Stress - endoplasmatischer Retikulum-Stress.

Die Identifizierung neuer Therapieansätze, die gezielt die infiltrierenden Tumorzellen in Abhängigkeit von ihren genetischen Veränderungen angreifen, ist vor oben beschriebenen Hintergründen von ausserordentlicher Bedeutung. Einer der molekularen Mechanismen, an denen wir besonders interessiert sind, ist die sogenannte „Unfolded Protein Response“ (UPR). Bei der UPR handelt es sich um einen Zellstresssignalweg, der durch Stress im Bereich des endoplasmatischen Retikulums (ER) z.B.  durch vermehrte oder geänderte Anforderungen an die Proteinsynthese ausgelöst werden kann, wie z.B. durch vermehrte Zellmigration. Das Ziel unseres Projektes ist es, besser zu verstehen, wie migrierende neurale Stamm- und Vorläuferzellen mit Gliom-assoziierten genetischen Veränderungen sich von entsprechenden nicht-migrierenden Zellen unterscheiden und wie diese Charakteristika theraeutisch ausgenutzt werden können.

Identifizierung und Charakterisierung neuer therapeutischer Ansatzpunkte in migrierenden diffuse Gliomzellen
Nicht-migrierende und migrierende neurale Stamm- und Vorläuferzellkulturen (NSC/NPC) werden sowohl proteinbiochemisch mittels Massenspektrometrie als auch auf ribosomal/translationaler Ebene untersucht, wobei hier NSC/NPC-Kulturen mit unterschiedlichen Gliom-Pathogenese-relevanten Genotypen sowie die entsprechenden Kontrollen Verwendung finden werden (IDH1-Mutation, TP53-Mutation, PTEN-Mutation).

 

Keywords: neural stem and progenitor cells, NSC, NPC, diffuse glioma, IDH1 mutation, TP53 mutation, PTEN mutation, ribosomal profiling, migration, NIH3T3 cells, unfolded protein response - UPR, endoplasmatic, endoplasmic reticulum, ER stress