Die Rolle der microRNA-200 Familie in der Tumorinvasion und Metastasierung
Final Report Abstract
Metastasierung ist noch immer die Haupttodesursache von Krebspatienten. Um Metastasen zu bilden, müssen sich Tumorzellen vom Primärtumor ablösen, im Körper durch Blut- oder Lymphgefäße verteilen und sich am Ort der Metastasierung, z.B. in der Leber wieder vermehren. Die Aktivierung des embryonalen Prozesses einer epithelio-mesenchymalen Transition (EMT) spielt dabei eine wichtige Rolle, da sie Krebszellen mobil macht. Gegenstand dieses Forschungsprojektes war es aufzuklären, welche Rolle der von uns beschriebene negative Feedback-Loop zwischen dem EMT-Aktivator und Transkriptionsrepressor ZEB1 und seinen Zielfaktoren der microRNA-200-Famile (ZEB1/miR-200 Feedback-Loop) spielt. In Vorarbeiten konnten wir bereits zeigen, dass dieses System Invasion, Metastasierung und Stammzelleigenschaften von Krebszellen kontrolliert. Ziel war es nun die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu erhellen und die Einwirkung auf bekannte onkogene Signalwege zu untersuchen. Wir konnten Nachweisen, dass ZEB1 Expression indirekt zur Aktivierung des bekannten onkogenen Notch-Signalweges führt. Dabei inhibiert ZEB1 die Bildung von miR-200, welche normalerweise die Herstellung von wichtigen Komponenten des Notch-Signalweges (Jag1, Maml2 und 3) unterdrücken. Diese molekularen Zusammenhänge wurden auch in humanem Brust- und Pankreaskarzinomen nachgewiesen, und bilden die Grundlage neuer therapeutischer Absätze, die jetzt weiter in der Arbeitsgruppe verfolgt werden. Ein weiterer Signalweg der durch den ZEB1/miR-200 Feedback-Loop reguliert wird ist der CD44/c-Met Pathway, der entscheidend am Invasions- und Metastasierungsprozess vieler humaner Krebsarten beteiligt ist, und zu einer Erhaltung des gefährlichen Tumor-Stammzell-Phänotyps führt. Molekulare Analysen zeigten, dass ZEB1 zur Entstehung einer besonders aktiven Variante von CD44, genannt CD44s, führt. Zusätzlich wurde nachgewiesen, dass miR-200 die Synthese eines Faktors blockiert, der wichtig zur Aktivierung von CD44s ist, der sogenannten HA-Synthetase1 (HAS1). ZEB1 führt damit über zwei Loops, direkt durch vermehrte Bildung von CD44s und indirekt über Suppression von miR-200, zur Stimulierung des CD44/c-Met Signalweges. Auch diese Entdeckungen haben direkten Einfluss auf die Entwicklung neuer Therapie-Strategien, z.B. durch eine Kombination von c-Met-Inhibitoren und Aktivatoren der miR-200 Expression, welche zurzeit im Labor entwickelt werden. Die Herstellung einer transgenen Maus für miR-200c, um die in vitro Befunde in vivo zu validieren wurde aufgrund technischer Probleme nicht weiter verfolgt, auch weil eine solche Maus bereits in anderen Labors existiert und jetzt potentiell für weitere Untersuchungen zur Verfügung steht. In einem dritten Teilprojekt in Kooperation wurde gezeigt, dass der ZEB1/miR-200 Feedback-Loop nicht nur in Karzinomen, sondern auch in Hirntumoren, den besonders aggressiven Glioblastomen wichtig ist. Ein in Zellkulturmodellen entdeckter Einfluss auf Invasion, Metastasierung und Therapieresistenz wurde auch in humanen Glioblastomen nachgewiesen, wo hohe Expression von ZEB1 mit schlechter Prognose und schlechtem Ansprechen auf Therapie korrelierte. Insgesamt wurden in dem erfolgreichen Forschungsprojekt eine Reihe neuer molekularer Zusammenhänge zur malignen Tumor-Progression entdeckt, die die Grundlage zu weiteren Forschungsarbeiten und zur Entwicklung neuer Therapiestrategien bilden. Badische Zeitung 8.5.2010 Auf der Fährte des Tumors Laborwelt Nr.1/2010 Die Rolle ZEB1-regulierter microRNAs in der Metastasenentstehung CCCF-Magazin Nr.2/2013 Wandernde Krebsstammzellen als Ursache von Metastasen
Publications
- The ZEB/miR-200 feedback loop – a motor of cellular plasticity in development and cancer? Embo Rep, 11, 670-7 (2010)
S. Brabletz, T. Brabletz
- (2011). p53 Spreads out further: suppression of EMT and stemness by activating miR-200c expression. Cell Res, 21(5), 705-7
J. Schubert, T. Brabletz
- microRNA-200b reverses and prevents normal human cell malignant transformation by arsenic. Toxicol Sci,121, 110-22 (2011)
Z. Wang, Y. Zhao, T. Brabletz, C. Yang
- MicroRNAs coordinately regulate protein complexes. BMC Syst Biol, 5,136 (2011)
S. Sass, S. Dietmann, U.C. Burk, S. Brabletz, D. Lutter, A. Kowarsch, K.F. Mayer, T. Brabletz, A. Ruepp, F.J. Theis, Y. Wang
- The ZEB1 / miR-200 feedback loop controls Notch signaling in cancer cells. EMBO J, 30, 770-82 (2011)
S. Brabletz, K. Bajdak, S. Meidhof, U. Burk, G. Niedermann, E. Firat, U. Wellner, A. Dimmler, G. Faller, J. Schubert, T. Brabletz
- To differentiate or not – routes towards metastasis (Perspective Opinion Article). Nature Rev Cancer, 12, 425-36 (2012)
T. Brabletz
- The ZEB1 pathway links glioblastoma initiation, invasion and chemoresistance. EMBO Mol Med, 5, 1196-212 (2013)
Siebzehnrübl F, Silver DJ, Tugertimur B, Deleyrolle LP, Siebzehnrübl D, Sarkisian MR, Devers KG, Yachnis AT, Kupper MD, Neal D, Nabilsi NH, Kladde MP, Suslov O, Brabletz, S, Brabletz T Reynolds BA, Steindler DA
(See online at https://doi.org/10.1002/emmm.201302827) - ZEB1 regulates E-Cadherin and Epcam expression to control cell behavior in early zebrafish development. J Biol Chem, 288, 18643-59 (2013)
Vannier C, Mock C, Brabletz T, Driever W
