Molecular mechanisms of autophagy in pancreativ vanver - modulating autophagy to treat pancreatic cancer
Final Report Abstract
Insgesamt zeigten sich bereits früh im Projekt Schwierigkeiten, die es unmöglich machten die Experimente so wie sie zunächst geplant waren durchzuführen. Als erstes stellte sich heraus, dass die Autophagie im Pankreaskarzinom langsamer abläuft als in den meisten anderen vorher untersuchten Zelllinien, somit konnte der gängige Ansatz die Autophagieinduktion durch eine Inkubation mit 3 Methyladenine (3MA) zu blocken nicht verwendet werden. 3 MA hemmt hVps 34 (eine Phosphatidyl-Inositol -3 Kinase) nur transient und führt deshalb in den Pankreaskarzinomzellen zu dem Zeitpunkt wenn die Autophagie induziert ist zu einer Aktivierung und nicht zu einer Hemmung der Autophagie. Der daraufhin durchgeführte Knockdown von typischen Autophagiegenen (hVps 34, Beclin-1, Atg5, Ulk 1, Ulk2), zeigte dass die Autophagieinduktion im Pankreaskarzinom nicht dem Klassischen Signaltransduktionsweg folgt. Sie ist Unabhängig von hVps34, Ulk1, und Beclin aber Abhängig von Atg5). Es existieren einige Publikationen zu einem „Non-Canonical“ Pathway bei dem Autophagieinduktion nicht dem klassischen Signaltransduktionsweg folgt, aber insgesamt ist hierüber noch recht wenig bekannt und die Daten in der Literatur und die von uns erhobenen Daten waren sehr widersprüchlich. Besonders auffällig war dass der Signaltransduktionsweg der Autophagieinduktion scheinbar je nach Induktionsmethode FBS-Entzug oder Aminosäureentzug oder Hypoxie unterschiedlich war. Dieser Unterschied fand sich auch im Einfluss der Autophagie auf den Zelltod bei FBS-Entzug hat die Autophagie eine proapoptotische Wirkung, bei Hypoxie und Aminosäuremangel eine antiapoptotische Wirkung. Da nicht klar ist welcher Teil in vivo im Tumor überwiegt oder ob dies etwa von der Therapiesituation oder von Mensch zu Mensch unterschiedlich ist kann aktuell auch keine Empfehlung gegeben werden ob eine Modifikation (Aktivierung oder Hemmung) der Autophagie im Pankreaskarzinom die Therapie unterstützen könnte. Cathepsine gehören zu den wichtigsten Proteasen im Lysosom und sind somit verantwortlich für Degradation des Inhalts der Autophagolysosomen und der Progression der Autophagie. Hier konnten wir Zeigen dass sich sowohl die Aktivität als auch die Lokalisation der Cathepsine im Verlauf der Autophagie ändern und dass eine Hemmung von Cathepsin B den gleichen Effekt auf die Apoptose hat wie die Hemmung der Autophagie. Möglicherweise ist spielt also Cathepsin B eine wichtige Rolle bei der Erklärung der gegensätzlichen Effekte der Autophagie auf die Apoptose. Die Kras-Mutation ist einer der wichtigsten Mutationen in der Karzinogenese des Pankreaskarzinoms. Wir haben deshalb den Effekt von onkogenem Ras auf die Autophagie untersucht und konnten hier zeigen dass die Zellen durch die Ras-Mutation die Nährstoffsensitivität verlieren und die Autophagie vom klassischen mTORC1 / Ulk1 Abhängigen Weg zur „non canonical“ Autophgagie übergeht. Diese „non canonical“ Autophagie ist jedoch im Gegensatz zur klassischen Autophagie nicht in der Lage die ATP Produktion unter Stressbedingungen wie der Aminsäuredepletion zu erhalten und führt somit zu einem verminderten Tumorzellwachstum unter Stressbedingungen.
Publications
- AACR 2010: Dual effect of Akt on autophagy in pancreatic cancer cells
C. J. Nitsche, R. Moore, M. Pimienta, P. Grippo, J. Mayerle, M. M. Lerch, A. S. Gukovskaya
- AACR 2011: Autophagy in pancreatic cancer cells is mediated through non-canonical Beclin-1 independent pathway
Claudia Nitsche, Ryan Moore, Sandrina Maertin, Paul Grippo, Julia Mayerle, Markus M. Lerch, Anna S. Gukovskaya
- DGVS 2012: Aminosäuredepletion und Wachstumsfaktordepletion induzieren Autophagie über unterschiedliche Signaltransduktionswege in Pankreaskarzinomzellen
Claudia Nitsche,Sandrina Maertin, Ryan Moore, Anna S. Gukovskaya, Julia Mayerle, Markus M. Lerch
- EPC 2012: Amino acid depletion and growthfactor depletion lead to different forms of autophagy and the effect of autophagy on cell death
Sandrina Maertin, Ryan Moore, Julia Mayerle, Markus M. Lerch, Anna S. Gukovskaya, Claudia Nitsche
- APA 2014: Prosurvival effect of autophagy in Pancreatic cancer cells is determined by K-Ras and p53 Mutational Status
S. Maertin, C. J. Nitsche, J.M. Elperin, M. Sendler, P.J. Grippo, G. Eibl, J. Mayerle, M.M. Lerch, A.S. Gukovskaya
- DDW 2014: Kras-Driven Autophagy Protects Pancreatic Cancer Cells From Death During Hypoxia and Nutrient Deprivation
Sandrina Maertin, Claudia J. Nitsche, Ryan M. Moore, Jason M. Elperin, Matthias Sendler, Paul Grippo, Guido Eibl, Julia Mayerle, Markus M. Lerch, Anna S. Gukovskaya
(See online at https://doi.org/10.1016/S0016-5085(14)63166-8) - DDW 2015: Unorthodox properties of autophagy in pancreatic cancer cells
Sandrina Maertin, Jason M. Elperin, Ethan M. Lotshaw, Claudia J. Nitsche, Matthias Sendler, Paul Grippo, Julia Mayerle, Markus M. Lerch, Anna S. Gukovskaya
(See online at https://doi.org/10.1016/S0016-5085(15)31127-6)
