Mechanismus der extrazellulären Citrataufnahme und Metabolismus bei Krebs; Spezifität und mögliche Verwendung von Gluconat in der Krebstherapie

• Antragsteller: Professor Dr. Jerzy Adamski; Professor Edward K. Geissler, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411622433

Um erfolgreich metastasieren und proliferieren zu können, müssen Krebszellen in der Lage sein, ihren Metabolismus an den erhöhten Bedarf von Energie und Proteinsynthese anzupassen. Der sog. Warburg-Effekt, der Übergang von der oxydativen Phosphorylierung zur anaeroben Glykolyse, wird dabei als eines der zentralen Kennzeichen von Krebs verstanden. Citrat als primäres Substrat bei der Synthese von Fettsäuren nimmt eine zentrale Rolle beim Metabolismus von Krebszellen ein. Die Herkunft von Citrat in Krebszellen stellt eine besonders wichtige Fragestellung dar, da Mitochondrien, die Citrat für den normalen Zellstoffwechsel bereitstellen, eine bekanntermaßen reduzierte Aktivität unter Krebsbedingungen aufweisen. Bisher wurde die reduktive Decarboxylierung von Glutamin als Hauptquelle für Citrat in malignen Zellen postuliert. In einer kürzlich von uns durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass Krebszellen extrazelluläres Citrat aufnehmen und damit ihren Metabolismus fördern. Der Plasmamembran-Citrattransporter pmCiC wurde aus Krebszellen geklont und es konnte festgestellt werden, dass dieser für den Citratimport verantwortlich ist. Zudem konnte in unseren Studien gezeigt werden, dass pmCiC in humanem Gewebe exprimiert wird, und zwar hauptsächlich auf Krebszellen beschränkt und in Korrelation zu deren metastatischem Potential. Im Wesentlichen konnte festgestellt werden, dass Gluconat ein spezifischer und irreversibler Inhibitor von pmCiC ist. In einer Pilotstudie konnte gezeigt werden, dass die in vivo Behandlung von Pankreaskarzinom mit Gluconat zu einem signifikant verringerten Krebswachstum führt und die Stoffwechseleigenschaften von Tumorgewebe signifikant verändert.Im aktuellen Projekt möchten wir Folgendes erreichen: (1) Bestimmung der Veränderungen auf Metabolitebene in Abhängigkeit vom Vorhandensein extrazellulären Citrats und der Wege, durch die das extrazelluläre Citrat den Krebsstoffwechsel verändert, (2) Knockout von pmCiC mittels CRISPR-Cas9 Technik, (3) Bestimmung der Spezifität von Gluconat als pmCiC Inhibitor und dessen Einflusses auf Krebszellen im Vergleich zu gutartigen Zellen, (4) Untersuchung des Einflusses von pmCiC-Knockout und Gluconat auf das Krebswachstum und -progression in vivo, (5) genaue Bestimmung der pmCiC Expression in normalen Zellen im Vergleich zu Krebszellen, (6) Bestimmung der pmCiC Expression als ein Marker für Tumorprogression.Die geplanten Studien sollen dazu beitragen, einen neuen Mechanismus zur Unterstützung des Stoffwechsels von Krebszellen, der ihre Überlebensfähigkeit erhöht, zu identifizieren. Die Bestimmung der Expression des Citrattransporters in humanem Gewebe ist dabei eine wichtige Voraussetzung, um sein Potential als therapeutisches Target bei der Krebstherapie und als molekularer Marker für Tumorprogression festzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen