Die neuronale Glutamat-vermittelte Progression des Pankreaskarzinoms durch Neuro-Tumor-Synapsen

• Antragsteller: Professor Dr. Ihsan Ekin Demir
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520728947

Neurale Invasion (NI) ist einer der stärksten prognostischen Faktoren beim humanen Pankreaskarzinom (PCa). Während der NI haften PCa-Zellen an intrapankreatischen Nerven und nutzen sie als Ausbreitungswege. Die molekularen Mechanismen von NI sind jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Gliomzellen oder metastasierende Brustkrebszellen im Zentralnervensystem pseudo-dreigliedrige Synapsen mit neuronalen Synapsen bilden können, um sich mit L-Glutamat zu versorgen, ähnlich wie in einer exzitatorischen Synapsenstruktur. Das Vorhandensein einer solchen Glutamat-NMDA-Achse und von pseudo-dreigliedrigen Synapsen außerhalb des Nervensystems, d. h. bei einem peripheren Tumor wie PCa, wurde noch nicht nachgewiesen. Hier beabsichtigen wir zu untersuchen, ob ein ähnlicher glutamaterger neuronaler Input über die Glutamat-NMDAR-Signalübertragung in die Krebszellen ihr Wachstum fördert und die NI in PCa fördert. In unserer vorläufigen Studie haben wir das Glutamatrezeptorprofil von menschlichen und murinen PCa-Zelllinien in der CCLE-Datenbank quantifiziert und dieses Muster mit den neuro- oder nicht-neuroinvasiven PCq-Zelllinien korreliert. Wir fanden heraus, dass der Glutamatrezeptor-Subtyp GluN2D (codiert von GRIN2D) explizit an der Zellmigration und Invasion der neuroinvasiven PCa-Zellen beteiligt war, die durch L-Glutamat oder DRG (Dorsal Root Ganglion)-konditioniertes Medium (CM) vermittelt wurden. Diese phänotypischen Merkmale konnten nach GluN2D-Antagonisten- und GRIN2D-siRNA-Behandlung vollständig unterdrückt werden, jedoch nicht in nicht-neuroinvasiven PCa-Zellen. In Ko-Kulturen von Neuronen und PCa-Krebszellen wurden GRIN2D, GRIN1 und der NMDAR-Interaktionspartner PSD95 in neuroinvasiven PCa-Zellen, die Neuronen ausgesetzt waren, hochreguliert, während Synaptobrevin-1 und vGlut-2 auf Axonen, die sich von den DRG-Neuronen aus erstreckten, besonders auf Synapsen-bildenden Neuronen nachzuweisen waren. Mechanistisch führte die Glutamat- oder DRG-CM-Behandlung zur Anreicherung des Transkriptionsfaktors EZH2 auf dem Grin2d-Promotor über den EZH2-E2F1-Rb-Weg. Wir schlussfolgern, dass die Neurone die Migration von PCa-Zellen zu Neuronen auf Glutamat-getriebene Weise über die GluN2D-vermittelte Glutamat-NMDAR-Signalübertragung fördern, die durch den EZH2-E2F1-RB-Weg reguliert wird. Diese molekulare Maschinerie zwischen Synapsen-getriggerter PCa-Migration stellt einen neuen Mechanismus dar, den wir im Rahmen der hier vorgeschlagenen In-vivo-Targeting-Ansätze weiter erforschen wollen. Darüber hinaus werden wir die elektrische Aktivität in DRG-Neuronen analysieren, die mit PCa-Zellen über die Glutamat-GluN2D-Signalübertragung interagieren, und die Neuro-Tumor-Synapsen mittels Elektronenmikroskopie in humanem PCa in situ nachweisen. Insgesamt wird die vorgeschlagene Studie unser Verständnis von Neuron-Tumor-Interaktionen maßgeblich erweitern und potenzielle Targets gegen NI beim PCa liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen