Untersuchungen zu VEGF und seiner Signalkaskade beim hepatozellulären Karzinom
Final Report Abstract
Ziel dieses Projektes war es, die antitumorale Wirksamkeit einer posttranskriptionellen VEGF-Hemmung als Strategie zur HCC-Therapie zu etablieren. Zunächst wurde das Expressionsprofil der VEGF-Signalkaskade und anderer, an der Angiogenese beteiligten Faktoren in murinen und humanen Hepatomzellen analysiert. Darauf aufbauend wurden die Auswirkungen einer direkten VEGF-Hemmung mittels RNA-Interferenz auf die VEGF-Signalkaskade, auf bestimmte Zellfunktionen sowie auf das Tumorwachstum in gesunden und fibrotischen Mäusen in vitro und in vivo im Hepatom-Modell untersucht. Parallel zum Einsatz von siRNA gegen VEGF wurde ebenfalls die Expression des VEGF-Rezeptors Neuropilin-1 (Nrp1) durch RNA-Interferenz gehemmt und die Auswirkungen im murinen Hepatom in vitro und in vivo untersucht. Die in vitro Untersuchungen ergaben, dass siRNA-VEGF in normoxischen, aber auch in hypoxischen Hepatomzellen die VEGF-Expression effektiv reduzieren kann. Dies war mit einer verringerten Phosphorylierung von AKT und einem Anstieg der JNK-Phosphorylierung assoziiert. Insgesamt mündete die Hemmung der VEGF-Signalkaskade in diesem Ansatz in einer gesteigerten Apoptoserate der Hepatomzellen. Dies belegt die funktionelle Relevanz (autokriner) direkter antitumoraler Effekte von siRNA-VEGF. Erwartungsgemäß wurden auch Endothelzellen funktionell durch die Behandlung mit siRNA-VEGF beeinflusst: Zellmigration und die Ausbildung gefäßähnlicher Strukturen waren erniedrigt. Diese Ergebnisse wurden in vivo bestätigt, indem siRNA-VEGF effektiv das Tumorwachstum subkutaner und orthotoper Tumore zunächst in gesunden Lebern hemmte. Nach Verbesserung der Transfektionseffizienz durch Formulierung von siRNA-VEGF mit DOTAP konnte die antitumorale Wirkung auch in Mäusen mit einer vorbestehenden Leberfibrose gezeigt werden. Der funktionelle „Knock-out“ von Nrp1 auf Hepatomzellen durch siRNA-Nrp1 blieb in vivo ohne Einfluss auf das Hepatomwachstum, obwohl sich in vitro und in vivo deutliche antimigratorische Effekte auf Endothelzellen nachweisen ließen. Die hier vorgelegten Ergebnisse zum Einsatz von siRNA-VEGF mit direkten autokrinen antitumoralen Effekten auf Hepatomzellen und parakrinen antiangiogenen Effekten vermittelt über Endothelzellen unterstreichen experimentell die Bedeutung einer gegen VEGF gerichteten Hepatombehandlung. Dies aufgezeigte duale Wirkungsweise ermöglicht eine verbesserte Wachstumskontrolle in experimentellen Hepatomen und stellt somit einen interessanten Therapieansatz dar. Zukünftig soll die Behandlung mit siRNA-VEGF in kliniksnahen Untersuchungen zur Kombination mit einem Thyrosinkinaseinhibitor (TKI) ausgebaut werden. Aufgrund der unterschiedlichen, komplementären antitumoralen Wirkmechanismen ist eine kombinierte Behandlung mit siRNA-VEGF und TKI vielversprechend.
Publications
- (2008). DOTAP formulated (immune-stimulatory) VEGF-A siRNA increased antitumoral efficacy in orthotopic HCC in murine liver fibrosis. Molecular Medicine 14(7-8):365-373
Kornek, M., Lukacs-Kornek, V., Limmer, A., Raskopf, E., Becker, U., Klöckner, M., Sauerbruch, T., Schmitz, V.
- (2008). siRNA treatment targeting VEGF leads to inhibition of tumor growth in experimental murine HCC. Journal of Hepatology 49(6):977-984
Raskopf, E., Vogt, A., Kornek, M., Sauerbruch, T., Schmitz, V.
- (2009). No functional and transductional significance of specific neuropilin 1 siRNA inhibition in colon carcinoma cell lines lacking VEGF receptor 2. Oncology Reports 21(5):1161-1168
Quante M., Raskopf, E., Stahl, S., Sauerbruch T., Schmitz V.
- (2010). Inhibition of Neuropilin-1 by RNA interference and its angiostatic potential in the treatment of hepatocellular carcinoma. Zeitschrift Gastroenterologie 48(1): 21-27
Raskopf, E., Vogt, A., Sauerbruch, T., Schmitz V.
