Entzündungs-assoziierte gastrointestinale Karzinogenese

Leitung: Dr. rer. nat. Sabine Franke

Mitarbeiterinnen: Dr. rer. nat. Doreen Pachow,
Dipl.-Biol. Hella Wolf, Kirsten Herrmanns, Doreen Medau

Forschungsschwerpunkte

• Infektions-assoziierte Karzinogenese
  (H. pylori-assoziiertes Magenkarzinom, Virushepatitis-assoziiertes Leberzellkarzinom)
• Inflammations-assoziierte Karzinogenese
  (Colitis-assoziiertes Kolonkarzinom, Barrettkarzinom, Pankreaskarzinom)
• molekulare Charakterisierung prä- und frühinvasiver Läsionen
• transgene Mausmodelle zur Magen- und Kolon-Karzinogenese
• Tumorzell-Immunzell-Interaktion und Einfluss auf die Karzinogenese und Tumorprogression
• entzündliches Mikromilieu der Invasionszone und Einfluss auf die Adhäsion, epithelial-mesenchymale Transformation und Migration von Tumorzellen

1. Hauptprojekt: Cathepsin X in der H. pylori-induzierten gastralen Karzinogenese
Trotz zahlreicher neuer Forschungsergebnisse und Therapiestrategien hat das Magenkarzinom immer noch eine sehr ungünstige 5-Jahres-Überlebensrate von nur 30%. Als ein herausragender Risikofaktor für seine Entstehung gilt das Bakterium Helicobacter pylori (H. pylori). Cathepsin X, als einziger Vertreter aus der Gruppe der Cysteinproteasen, wird gastral sowohl im Rahmen einer H. pylori-Infektion als auch im Magenkarzinom überexprimiert. Die Aufklärung der pathophysiologischen Zusammenhänge zwischen der Cathepsin-X-Expression und dem Fortschreiten der gastralen Karzinogenese war und ist das Ziel zahlreicher Forschungsprojekte.
Cathepsin X wird in vivo H. pylori-abhängig vorrangig in intramukosalen Makrophagen exprimiert. In Magenkarzinomen, insbesondere vom intestinalen Typ, ist es auch verstärkt in den Karzinomzellen nachweisbar. Zellkulturexperimente zeigen eine interzelluläre Kommunikation von H. pylori-infizierten Magenepithelien und Makrophagen. H. pylori induziert über cagA-abhängige Signalwege Zytokine, welche die Cathepsin X-Überexpression in Makrophagen und Epithelzellen induzieren.
In einem ersten H. pylori-Infektionsmodell in C57BL/6-Mäusen resultierte ein Cathepsin X-knockdown in einer signifikant stärker ausgeprägten SPEM, gesteigerter epithelialer Proliferation und einer höheren Zahl von Gewebsmakrophagen, einhergehend mit einer stärkeren und prolongierten Induktion verschiedener proinflammatorischer Zytokine. Dies deutet auf eine protektive Wirkung von Cathepsin X in der frühen Phase der H. pylori-assoziierten gastralen Karzinogenese hin.
Die spezifische Funktion von Cathepsin X im fortgeschrittenen gastralen Entzündungsprozess, der Bildung prämaligner Veränderungen und der Karzinomentstehung wurde in einem transgenen INS-GAS-Mausmodell (insulin-gastrin transgenic mice) untersucht, welches im Verlauf regelmäßig präkanzeröse Veränderungen und auch Karzinome entwickelt. Durch Kreuzung mit Cathepsin X-defizienten Mäusen wurden doppel-transgene Tiere generiert. Diese zeigen, passend zu den in vivo nachgewiesenen Befunden, eine fördernde Wirkung von Cathepsin X auf die Tumorentstehung in der späten Phase der gastralen Karzinogenese. Die gesteigerte Zahl F4/80-positiver Zellen in den Cathepsin X-defizienten Mausmägen des Vorexperiments sowie die Vermehrung dendritischer Zellen in aktuellen Analysen des INS-GAS-Modells deuten darauf hin, dass die Kausalität in den Wechselwirkungen von Cathepsin X mit Makrophagen und dendritischen Zellen zu suchen ist. Aktuell wird die potentielle Schlüsselfunktion von Integrinrezeptoren, Zielmolekülen von Cathepsin X, für die relevanten Cathepsin-abhängigen immunologischen Prozesse untersucht.

Forschungsförderung

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (KR 1901/4-1)

Kooperationspartner

• Vanderbilt University, Nashville, Tennessee (Prof. R. Peek)
• Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (Dr. T. Reinheckel)
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Prof. S. Backert)

laufende Promotionen

• Martin Baldensperger: "Galectin-2 in der inflammations-assoziierten Magenkarzinogenese (Mausmodell)"

2. Hauptprojekt: Heparansulfatproteoglykane als Invasions- und Progressionsfaktoren des Kolon- und Magenkarzinoms
Weitere Informationen zu diesem Thema werden in Kürze bereitgestellt!

laufende Promotionen

• Inken Häusler: "Expression von mTOR/p-mTOR im Kolonkarzinom"
• Miriam Kaden: "Prognostische Bedeutung von Her2/neu für die Prognose des Magenkarzinoms"
• Julia Schermer: "Die Bedeutung von Syndecan-4 für die Invasion und Prognose des Kolonkarzinoms"

etablierte Methoden

• morphologische Analysen und Morphometrie muriner und humaner Gewebeproben
• Scoring entzündlicher, prä- und neoplastischer Veränderungen, insbesondere von Gastrointestinum, Leber, Pankreas, Lunge und NETs
• Immunhistochemie, FISH, SISH
• Mehrfach-Immunfluoreszenz, konfokale Laserscan-Mikroskopie
• Lasermikrodissektion an formalin- und kryofixierten Proben
• Isolation und Kultivierung primärer Epithel- und Tumorzellen sowie Fibroblasten (z.B. aus Mausmägen, humanen Magenbiopsien, humanen Magen- und Kolonkarzinomen)
• Isolation und Kultivierung primärer Monozyten, Makrophagen und T-Lymphozyten
• Kultivierung und Immunmodulation sekundärer Zelllinien
• Ko- und Konfrontationskulturen von Epithelien, Fibroblasten und Makrophagen
• dreidimensionale Kulturmodelle, Sphäroide
• Proliferations-, Adhäsions-, Invasions- und Matrixdegradations-Assays
• Scratch-, Migrations- und Wundheilungs-Assays
• digitale Zeitraffer-Videomikroskopie
• RT-PCR, cDNA-Array-Analysen, Westernblot, ELISA, Sequenzierung
• Bisulfidbehandlung, methylierungsspezifische PCR
• Klonierung, Transfektion, Immunpräzipitation, Yeast-to-Hybrid-Assay
• Mausmodelle der Colitis ulcerosa und der CU-assoziierten Karzinogenese
• Mausmodelle der H. pylori-Gastritis und der gastralen Karzinogenese
• Xenograftmodelle zur hepatischen und pulmonalen Metastasierung kolorektaler Karzinome

Einen Überblick zu den abgeschlossenen Promotionen finden Sie hier.

Kontakt:
Dr. rer. nat. Sabine Franke, Telefon 0391-67-15803 |