VEGF-spezifische Gene bei der Angiogenese

Signalwege und Gene, welche durch die Peptidfaktoren Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) und Ang-1 (Angiopoietin-1) hochreguliert werden, sind wichtig für die Neubildung und Reifung von Blutgefässen. Wir haben Gene isoliert, welche selektiv durch VEGF, aber nicht durch andere Wachstumsfaktoren und inflammatorische Zytokine induziert werden. In diesem Projekt planen wir zwei dieser Gene fokussiert zu untersuchen, da diese vermutlich VEGF-spezifische Funktionen bei der Angiogenese regulieren. Dadurch sind sie potentielle Target-Moleküle durch die Angiogenese moduliert werden könnte. Es sind dies zwei Transkriptionsfaktoren, HLX1 und MEF2C. Wir werden in diesem Projekt die durch diese Faktoren regulierten Gene und biologischen Funktionen aufklären. Die Selektion von HLX1 basiert auf dem von uns erhaltenen Befund, dass HLX1 ein spezifischer Regulator von sogenannten "Repellent Guidance"- oder Abstossungs-Rezeptoren ist. Wir werden daher untersuchen, wie HLX1 diese Rezeptoren induziert um eine ausbalanzierte Menge von Abstossungs- und "Attracting"- oder Anziehungs-Rezeptoren bei der Endothelzellsprossung zu erhalten. Für MEF2C ist eine wichtige Rolle bei der Angiogenese durch Gendeletionen in Mäusen belegt. Basierend auf vorläufigen Ergebnissen werden wir bei MEF2C untersuchen, wie dieser Faktor Matrix-Metalloproteinasen reguliert, welche massgeblich die invasiven Eigenschaften der Endothelzellsprossung bestimmen. Im zweiten Teil des Projektes werden wir versuchen, durch Überexpression der Faktoren oder der entsprechenden dominant-negativen Mutanten Angiogenese in vivo zu beeinflussen und daraus neue Strategien für eine Inhibition der Tumorangiogenese abzuleiten. Im dritten Teil des Projektes werden wir VEGF-A- im Vergleich mit VEGF-C-induzierten Signalen und Ang1- vermittelte Regulationen untersuchen. Damit wollen wir einerseits erfahren, inwieweit VEGF-A und VEGF-C Signale unterschiedlich sind und ob HLX1 und MEF2C auch bei der Lymphangiogenese eine Rolle spielen. Andererseits wollen wir herausfinden, wie Ang-1-induzierte Signale mit der Hochregulierung von Genen durch VEGF interferiert. Die Hemmung der VEGF-Induktion durch Ang-1 könnte nämlich ein wichtiger Mechanismus und Vorausbedingung für die Reifung und Stabilierung der Gefässe sein.

In diesem Projekt wurde die Kontrolle der Blutgefässbildung untersucht. Drei neue Faktoren wurden identifiziert und Ihre Funktionen bei der Stimulierung beziehungsweise Hemmung der Gefässbildung zum Teil aufgeklärt. Blutgefässe besitzen sehr wichtige Funktionen im gesunden Organismus, und Fehlbildungen können Krankheiten auslösen, da diese Zellen Sauerstoff, Nahrungsstoffe und Immunzellen zu allen Organen und Geweben des Körpers transportieren. Defiziente oder überschiessende Vaskularisierung sind ursächlich an vielen Krankheiten beteiligt, deshalb ist eine Beeinflussung der Gefässbildung ein therapeutisches Ziel bei vielen Krankheiten. Zum Beispiel wäre es ein Vorteil, wenn man bei myokardialer Ischämie die Gefässbildung stimulieren könnte, um eine Regenerierung des Herzmuskels zu erreichen. Andrerseits hängt das Wachstum maligner Krebsformen von der Vaskularisierung ab, welche durch Zellen des Tumors und der Tumorumgebung angeregt wird. Daher ist in diesem Fall eine Hemmung der Gefässbildung gefragt. Die Bildung von neuen Gefässen im Erwachsenen wird durch Sprossung von reifen Endothelzellen der Gefässwand initiiert, ein Prozess der Angiogenese genannt wird. Es ist ferner wahrscheinlich, dass endotheliale Vorläuferzellen dazu beitragen, obwohl das Ausmass dieses Beitrages nicht geklärt ist. Man weiss seit einiger Zeit, dass der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor VEGF-A der initiale Auslöser der Angiogenese und der Differenzierung von endothelialen Vorläuferzellen ist. Im vorliegenden Projekt haben wir Schlüsselregulatoren der Trankription untersucht, welche durch VEGF-A in Endothelzellen induziert werden und die Angiogenese beeinflussen. Die ersten beiden der untersuchten Transkriptionsfaktoren werden HLX und MEF2C genannt. Interessanterweise sind beide Faktoren an einer negativen Rückkopplungshemmung beteiligt. In Gegenwart von genügend Sauerstoff funktionieren sie als Bremse der Angiogenese. Wenn es allerdings ungenügend Sauerstoff im Gewebe gibt, dann erlauben sie volle Angiogenesegeschwindigkeit. Wir konnten zeigen, dass HLX diese Funktion durch selektive Hochregulierung von sogenannten suppressiven Leitproteinen an der Zelloberfläche erzielt, MEF2C durch die Produktion eines inhibitiven sezernierten Proteins. Diese inhibitiven Moleküle werden nur bei genügender Sauerstoffversorgung produziert, nicht unter ischämischen Bedingungen. Der dritte Transkriptionsfaktor, welchen wir untersucht haben, ist FOXF1. Dieser Faktor kommt bevorzugt in endothelialen Vorläuferzellen vor. Wir konnten zeigen, dass FOXF1 in einer bestimmten Vorläuferzelle, welche aus periphären Blut isoliert werden kann, die Fähigkeit dieser Zellen vaskuläre Sprossung auszulösen wesentlich mitbestimmt. Zusammenfassend haben wir also drei neue Faktoren und deren Signalwege, zwei inhibitorische und einen stimulatorischen identifiziert, welche zur Modulation der Gefässbildung verwendet werden können.