FGFR4 als Therapeutisches Target beim Kolorektalen Karzinom

Das kolorektale Karzinom (KRK) ist eine der häufigsten malignen Erkrankungen in westlich industrialisierten Staaten. Da es sich viele Kolonkarzinome durch hohe Therapieresistenz auszeichnen, sind - trotz deutlicher Fortschritte innerhalb der letzen Jahre - die Therapieoptionen auch immer noch unbefriedigend. Die Identifikation neuer therapeutischer Targets ist eine wichtige Voraussetzung für die Verbesserung dieser Situation. Über die letzten Jahre sind Fibroblastenwachstumsfaktoren und ihre Rezeptoren (FGF/FGFR) zunehmend in den Mittelpunkt solcher Überlegungen getreten, da die meisten malignen Erkrankungen Fehlregulationen im FGF/FGFR-System aufweisen. Im KRK wurde FGF18 als autokriner Wachstums- und Überlebensfaktor identifiziert, der im Laufe der malignen Progression immer weiter hochreguliert wird. Auch FGFR4, einer der Rezeptoren für FGF18, wird in etwa der Hälfte aller KRKs überexprimiert. FGFR4 könnte daher ein geeignetes Target für die Therapie von KRK darstellen. Allerdings sind für diesen Rezeptor zwei polymorphe Formen bekannt, die durch eine gly388arg Aminosäuresubstitution in der Transmembrandomäne des FGFR4 entstehen. Für die beiden Rezeptorformen wurden unterschiedliche Aktivitäten beschrieben, wobei FGFR4 arg meist mit höherem Krebsrisiko und/oder aggressiveren Tumoren assoziiert war. Wir haben daher eine Analyse der onkogenen Wirkungen und der zellulären Wirkmechanismen von FGFR4 begonnen. Ziel war die die Charakterisierung des Rezeptors als therapeutisches Target. Im Rahmen eines Vorprojekts konnten wir onkogene Wirkungen für beide Rezeptorvarianten nachweisen. Wir mussten jedoch auch feststellen, dass Ergebnisse aus Standard-Zellkulturmodellen keine ausreichende Vorhersage für Wirkungen in vivo erlaubten. Es ist daher das Ziel dieses Folgeprojekts in 3-dimensionalen Zellkulturmodellen in-vitro und in immundefizienten Mäusen in vivo zu untersuchen. Das Hauptgewicht soll dabei auf Methoden zur Blockade des FGFR4-Signalwegs liegen. Im Einzelnen planen wir (1) die Analyse der onkogenen Wirkungen von FGFR4 in drei-dimensionalen Kulturmodellen, (2) die Entwicklung genetischer Konstrukte für die Blockade oder den Knock-down von FGFR4. (3) Letztlich soll die Wirksamkeit sowohl dieser Konstrukte als auch mehrerer verfügbarer chemischer FGFR- Inhibitoren gegenüber FGFR4-exprimierenden KRK-Zellen bestimmt werden. Die erwarteten Ergebnisse sollen dazu beitragen, neue therapeutische Strategien für KRK zu entwickeln und das Ansprechen auf die Therapie und die Prognose für Patienten zu verbessern.

Im Projekt P23693 wurde die Bedeutung des Fibroblastenwachstumsfaktor-Rezeptor 4 (FGFR4) für Krebserkrankungen des Dickdarms und Enddarms untersucht. Vom Gen des FGFR4 existieren polymorphe Varianten, die einen Aminosäureaustausch von Glycin (FGFR4gly) zu Arginin (FGFR4arg) in der Transmembrandomäne des Rezeptors führt. Etwa55% der Bevölkerung tragen mindestens eine Kopie des FGFR4arg-Gens, das mit demAuftreten aggressiverer Tumore in mehreren Organen, darunter auch dem Dickdarm, inZusammenhang gebracht wird.Bereits im Vorprojekt (P19920) konnte gezeigt werden, dass Fibroblastenfaktor 18 (FGF18), der ein Ligand des FGFR4 ist, in der überwiegenden Mehrzahl der untersuchten Darmtumore hochreguliert war. Der Rezeptor selbst war in einer Untergruppe von etwa 25% der Darmtumore erhöht. Das Vorhandensein eines FGFR4arg Allels war tatsächlich mit weiter fortgeschrittener, aggressiverer Erkrankung korreliert.Die Ergebnisse des Projekts haben gezeigt, dass beide Formen des FGFR4 als Onkogene in Darmtumoren wirksam sind: die FGFR4gly-Form stimulierte malignes Wachstum, während die FGFR4arg-Form Migration und Metastasierung förderte. Genetische Blockade des FGFR4 durch Gen-Knock-down oder dominant-negative Rezeptormutanten hemmte Wachstum und Migration in Zellkulturmodellen sowie das Tumorwachstum in vivo. Eine chemische Blockade der Rezeptoraktivität hatte jedoch keine Auswirkungen auf das Zellwachstum. Daraus leiten wir den Schluss ab, dass der Wirkmechanismus, der den FGFR4-Wirkungen zugrunde liegt, nicht ausschließlich von der Tyrosinkinase-Signalaktivität herrührt. Dieser Befund erschwert die Entwicklung von Therapien, die auf FGFR4 abzielen.Ein wichtiges molekulares Ziel des FGFR4 ist RAD51. Dieses Protein ist ein zentraler Regulator des Rekombinationsreparaturapparats, der strahlen-induzierte Doppelstrangbrüche in der DNA beseitigt. In FGFR4-überexprimierenden Zellen wird das Protein effizienter hochreguliert und bleibt länger stabil als in Kontrollzellen, sodass therapie-induzierte DNA- Schäden repariert werden. Die Effizienz der Strahlentherapie wird dadurch vermindert. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass FGFR4 als prädiktiver Marker für das Ansprechen auf Strahlentherapie geeignet ist. In Zellkulturmodellen konnten wir zeigen, dass genetische Blockade sowie Hemmung der FGFR-Kinase die Sensitivität der resistenten Zellen erhöht. Das weist darauf hin, dass in dieser Konstellation eine Kombinationstherapie, die auf FGFR4 abzielt, die Effizienz der Strahlentherapie erhöhen kann.Insgesamt belegen die Ergebnisse aus dem Projekt, dass FGFR4 Tumorwachstum, Metastasierung und Resistenz gegen Strahlentherapie befördern kann. Die Hemmung der Rezeptoraktivität erzielte synergistische Effekte gemeinsam mit Strahlenexposition, was in weiterführenden Projekten untersucht werden soll.