Kanonische bzw. nicht-kanonische E-Selektin-Liganden auf soliden humanen Tumoren bedingen eine unterschiedliche E-Selektin-Bindungsaffinität: Funktionelle und molekulare Implikationen für eine neue anti-adhäsive, anti-metastatische Strategie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Martina Kiefmann, seit 12/2022; Professor Tobias Lange, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325043972

Die Lektin/Glykan-Interaktion zwischen E-Selektin (auf vaskulären Endothelzellen, ECs) und E-Selektin-Liganden (auf zirkulierenden Tumorzellen, CTCs) spielt eine zentrale Rolle bei der pulmonalen Metastasierung, da sie die Adhäsion von CTCs aus dem Blutstrom an die luminale Oberfläche von Mikrogefäßen vermittelt und der Extravasation von CTCs vorausgeht. Durch die Extravasation entziehen sich CTCs den im Blutstrom herrschenden widrigen Bedingungen. Eine Blockierung der Adhäsion stellt somit einen vielversprechenden therapeutischen Ansatz dar. In vielen ECs wird die Expression von E-Selektin durch ein entzündliches Milieu induziert. Es wird angenommen, dass dieses Milieu bei Krebserkrankungen durch eine systemische Freisetzung von Zytokinen generiert wird. Die pro-inflammatorischen Transkriptionsfaktoren müssen im Proteasom aktiviert werden. Der Prototyp der klinisch zugelassenen Proteasom-Inhibitoren ist Bortezomib (BZM). Vor diesem Hintergrund haben unsere Vorarbeiten gezeigt, dass BZM die endotheliale Adhäsion von Tumorzellen in vitro und deren Metastasierung in vivo verringern kann. Die Wirksamkeit hing jedoch davon ab, welcher E-Selektin-Ligand von der Tumorzelle exprimiert wurde. Wir können zeigen, dass Tumorzellen neben kanonischen auch nicht-kanonische E-Selektin-Liganden für die Adhäsion an Endothel nutzen können. Die Art des Liganden ging mit einer sehr unterschiedlichen Bindungsaffinität für das E-Selektin einher und beeinflusste, ob zusätzliche Zelladhäsionsmoleküle für die endotheliale Adhäsion erforderlich waren. BZM beeinträchtigte nur die endotheliale Adhäsion von Tumoren, die nicht-kanonische, niedrig affine E-Selektin-Liganden benutzen, aber nicht die von Tumoren, die über kanonische, hoch affine E-Selektin-Liganden verfügen. Im vorgeschlagenen Projekt soll zunächst untersucht werden, ob BZM eine unterschiedliche anti-metastatische Wirksamkeit auf zusätzliche Xenografttumoren in vivo hat (bislang nur als proof-of-principle gezeigt). Zweitens soll der genaue anti-adhäsive Mechanismus geklärt werden, da BZM neben dem E-Selektin auch die Expression von ICAM-1 und endothelialen Chemokinen beeinflusste. Drittens soll untersucht werden, ob der anti-metastatische Effekt von BZM tatsächlich auf einer Reduktion der Adhäsion von CTCs an pulmonales mikrovaskuläres Endothel beruht. Dafür verwenden wir ein etabliertes ex vivo Lungen-Perfusionsmodell, das die direkte Beobachtung der Tumorzelladhäsion in der Mikrozirkulation der Mauslunge erlaubt. Wir werden mit diesem Modell auch testen, ob das Vorhandensein eines subkutanen Primärtumors die Adhäsion von CTC am Metastasenort fördert. Schließlich wollen wir untersuchen, wie die BZM-resistente, stark E-Selektin-affine Adhäsion von Tumorzellen behandelt werden könnte. Dafür soll die funktionelle Bedeutung der in den BZM-resistenten identifizierten Glykoproteinträger und Glykosyltransferasen für die Adhäsion in vitro und in situ sowie die Metastasierung in vivo analysiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Rainer Kiefmann, bis 12/2022