AID-assoziiertes, genregulatorisches Netzwerk in Krebs

Das Enzym Activation-induced cytidine deaminase (AID) beteiligt sich entscheidend an den Prozessen der class- switch Rekombination und der somatischen Hypermutation der Ig loci welche zur Entstehung eines vierfältigen Antikörper Repertoires sowie der Produktion hoch affiner Antikörper führen. AID kann somit als ein physiologisches Werkzeug zur Einführung von DNA Veränderungen angesehen werden. Die genannten Prozesse finden im Keimzentrum (germinal center, GC) statt. Die Expression und Aktivität von AID, wie angenommen, beschränkt sich auf B Lymphocyten und wird auf Grund des mutagenen und rekombinogenen Potentials strengstens auf verschiedenen Ebenen reguliert um das Risiko unerwünschter DNA Schäden zu minimieren. Jedoch, beim Vorliegen einer chronischen Entzündung oder wahrscheinlich auch bei einem Zusammentreffen anderer, noch nicht identifizierter Faktoren, könnte die notwendige Umgebung geschaffen werden um eine aberrante AID Expression in B Zellen, und am wichtigsten auch in nicht-B Zellen auszulösen. Unter solchen Umständen könnten auch andere, nicht Ig Gene zum Zielobjekt der AID Aktivität werden, einschließlich Krebs-assoziierter Gene wie Onkogene, Tumorsuppressorgene sowie Gene welche die genomische Stabilität beeinflussen. Trotz eines anhaltenden Progresses fehlt zurzeit jedoch die Einsicht in die Rolle einer aberannten AID Expression in humanen nicht-B Zellen bei der Entstehung anormalen Zellzuständen welche auf einer erhöhter Rate der Genomveränderung einschließlich Punktmutationen, kleiner Insertionen oder Deletionen und/oder wiederkehrender chromosomaler Translokationen während der Entstehung und Progression solider Tumore basieren. In dem vorliegendem Projekt soll die Beteiligung von AID, potential eine der zahlreichen Schlüsselfiguren des fassentenreichen Netzwerks onkogener Signalwege, bei der Entstehung einer Vielfalt humaner Tumore untersucht werden. Zu diesem Zweck wird eine systematische Analyse der AID Expression in unterschiedlichen Typen solider Tumore durchgeführt um daraus die funktionelle Konsequenz dieser Expression zu ersehen. Zur Erstellung eines AID Expressionsmusters soll die Kombination folgender Ansätze verwendet werden - eines datengetriebenen Ansatzes, basierend auf der Analyse genomweiter Microarray-Datensätze zur Identifizierung AID-gesteuerter Pfade sowie des wissensbasierenden Ansatzes, bei welchem eine real-time PCR Genexpressionanalyse einer zuvor, unter Zuhilfenahme wissenschaftlicher Literatur erstellt Gen-Signatur vorgenommen wird. Der Forschungsplan beinhaltet weiters die Untersuchung der Expressionsmuster sowie die Erstellung eines Abgleichs mit AID natürlich vorkommender AID Splicevarianten sowie weiterer APOBEC Familienmitglieder. Darüber hinaus wird die Auffindung AIDassozierter DNA Veränderungen sowie eine Einschätzung der Beteiligung dieser an der Pathologie der untersuchter soliden Tumore angestrebt. Eines der einmaligen Vorzüge des vorliegenden Forschungsprojektes stellt das Vorliegen eines Zugriffs auf eingehend charakterisierte klinische Proben dar. Sonach kann die Konzeptualisierung der erhaltenen Daten nicht nur zur Grundlagenforschung verwendeten werden sondern voraussichtlich auch der Auffindung neuer therapeutischer Zielstrukturen sowie der Entwicklung einer prognostischen und/oder prädiktiven AID-gesteuerten Tumor-assoziierte Multigenexpressions-Signatur dienen.

Eine Vielzahl von Studie zeigt den Zusammenhand zwischen der Dysregulation der zellulären "Checkpoints" und der Krebsentwicklung, wobei viele neue Klassen an Krebs-assoziierten und Krebs-verursachenden Genen aufgedeckt wurden. Ein wichtiges Ereignis war dabei die Entdeckung der Aktivierungs-induzierte Cytidin-Deaminase, AID, einem Enzym mit der Fähigkeit zur DNA Modifikation und somit möglicher damit verbundener DNA Schädigung. Unter physiologischen Bedingungen wirkt AID als "guter" gesundheitsschützender Faktor, als das entscheide Molekül, welches die Prozesse der class-switch Rekombination und der somatischen Hypermutation an den Ig loci vorantreibt und somit für die Vielfalt des Antikörper Repertoires verantwortlich ist. Die Prozesse finden im Keimzentrum der sekundären Lymphgewebe in aktivierten B Zellen statt. Jedoch kann das Vorliegen einer chronischen Entzündung oder anderer noch nicht bekannter Faktoren zur Schaffung einer Mikroumgebung führen welche eine aberrante AID Expression in B Zellen außerhalb der Lymphgewebe, oder auch in nicht-B Zellen, wie Epithelzellen, auslöst. So kann AID als "böser" Faktor agieren, unerwünschte DNA Schäden verursachen und genomweit Krebs-assoziierte Gene angreifen. Eine weitere Komplexität ist gegeben durch die Aufdeckung verwandter Moleküle welche die AID/APOBEC Familie darstellen. Es stellt sich die Frage wie weit das aberrante wirken der AID/APOBEC Familie zur Tumorentstehung und Progression beitraten kann. Um die Frage zu beantworten haben wir in diesem Projekt erfolgreich zwei innovative Ansätze entwickelt und angewandt. (I) Mikroskopie-basierte Plattform wurde verwendet zum automatische Scannen von Gewebeschnitten und der darauf folgenden quantitativen Analyse von Immunzellen am Metastasenrand, der sogenannten immunologischen Prägung, bei Patienten mit Lebermetastasen des Darmkrebses. Die Studie zeigt zum ersten Mal die Ansammlung von B-Lymphozyten sowie funktionsfähigen AID-positiven Keimzentrum-ähnliche Follikel an der Leber-Metastase Schnittstelle. Weiters weisen die Daten darauf hin, dass je mehr B Lymphozyten am Metastasenrand sich ansammeln desto besser die Prognose für den Patienten ist. Somit identifiziert die Studie das Ausmaß an B-Lymphozyten und/oder ektopischer Follikel als neue Biomarker des Rückfallrisikos, welche allen soweit bekannten klinischen Parametern überlegen sind. Die Ergebnisse deuten auf eine Anti-Tumor-Wirkung der B-Lymphozyten-gesteuerten Mechanismen hin und zeigen somit neue Wege für mögliche Behandlungsstrategien auf. (II) Es wurde der kombinierte Ansatz aus multigen Signatur-basierender Genexpressionsanalyse, statistischer Modellierung und Bioinformatik angewandt, um auszudecken ob AID/APOBECs ein Teil des Mechanismus darstellen, welcher zur Ätiologie solider Tumore inklusive des Ovarialkarzinoms beiträgt. Wir zeigen ein multigen-basierendes Model auf, welches prognostisches Potenzial bei Patienten mit vorgeschrittenem Ovarialkarzinom aufweist und beschreiben neue AID-APOBEC-assoziierten Schlüsselfiguren der Ovarialkarzinombiologie. Ergebnisse geben Hinweis zur möglichen Patientenstratifizierung beim Ovarialkarzinom und schlagen den entwickelten Algorithmus zur Anwendung auch für weitere Krebserkrankungen vor. Weiters zeigt unsere Studie eine mögliche wichtige Rolle von AID in der Epithelial-mesenchymale Transition, einem kritischen Metastasierung-assoziierten Prozess auf.