Dissertationen und Habilitationen

2011
  • Dissertation
Epigenetische Veränderungen des Hedgehog-Signalwegs in embryonalen Tumoren
Hagl, Beate
Prof. Dr. Roland Kappler
Dr. von Haunersches Kinderspital, Kinderchirurgische Klinik, München
Aus der Literatur ist bekannt, dass einige embryonale Tumore einen aberrant aktivierten Hedgehog-Signalweg aufweisen. Bei etlichen Tumorarten konnte dies durch Mutationen in dem negativen Regulator des Signalwegs PTCH1 erklärt werden, jedoch nicht bei Rhabdomyosarkomen und Hepatoblastomen. Ob mögliche epigenetische Fehlregulationen dieses und anderer inhibitorischer Komponenten eine mögliche Erklärung darstellen, wurde anhand dieser Arbeit untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass in Rhabdomyosarkomen kein Effekt auf die Expression einer gezielten Auswahl von Genen, die mit dem Hh-Signalweg assoziiert sind, durch Demethylierung auftritt. Die untersuchten Gene waren HHIP, IHH, SPRY2, FOXA2, SUFU, PTCH1 und ULK3. Für die inhibitorischen Komponenten des Hedgehog-Signalwegs HHIP, SUFU und PTCH1 wurde dies mittels Bisulfitsequenzierung ihrer Promotorregionen näher validiert und zusätzlich bestätigt. Ähnliche Ergebnisse traten bei Hepatoblastomen auf. Jedoch war die Expression von HHIP nach Behandlung mit dem demethylierenden Agens 5-Aza-2‘-deoxycytidin signifikant erhöht. Diese Ergebnisse wurden für die negativen Regulatoren HHIP, SUFU und PTCH1 wiederum mit Bisulfitsequenzierung genauer untersucht. Dadurch konnte eine starke bis sehr starke Methylierung der Promotorregion von HHIP gezeigt und die geringe Methylierung am SUFU- und am PTCH1-Lokus bestätigt werden. Der demethylierende Effekt war für die Zelllinie HepT3 am größten. Hierbei fielen zwei Regionen mit besonders starker Demethylierung auf. Interessanterweise beinhalten diese drei Bindestellen des Transkriptionsfaktors Sp1, die eine mögliche Erklärung für die Reaktivierung der HHIP-Expression nach Demethylierung liefern. Um HHIP als mögliches therapeutisches Ziel weiter zu bewerten, wurde dieses exogen zugeführt. Dies geschah zum einen über eine Behandlung mit rekombinantem Hip. Hierbei konnte ein anti-proliferatorischer Effekt auf zwei der drei untersuchten HB-Zelllinien gezeigt werden. HepG2-Zellen reagierten jedoch erst bei einer hohen Konzentration des Proteins und zeigten in einer Analyse von Hedgehog- Zielgenen nur für IGF2 eine verminderte Expression nach Inhibition des Signalwegs, während keine Veränderung der Expression von GLI1 detektiert werden konnte. HUH6-Zellen dagegen reagierten auch bereits bei geringer rmHip-Konzentration und zeigten zudem die zu erwartende erniedrigte Expression der Zielgene GLI1 und IGF2. Die Repression der Proliferation schien in dieser Zelllinie auf eine Induktion von Apoptose zurückzuführen zu sein. Im Gegensatz dazu wiesen HepG2-Zellen eine erhöhte Expression anti-apoptotischer Gene nach Behandlung mit rmHip auf. Dies könnte ein Hinweis auf das Entgegensteuern eines anderen aberrant aktiven Signalwegs, z.B. des Wnt-Signalwegs, in diesen Tumorzellen sein. Ob der antiproliferatorische Effekt in diesen Zellen tatsächlich auf HHIP zurückzuführen ist, konnte durch eine stabile Transfektion der HepG2-Zellen mit einem HHIPExpressionsplasmid zusätzlich bestätigt werden. So wiesen HepG2-Zellen mit stabiler stark erhöhter Expression von humanem HHIP im Vergleich mit Kontrollzellen ebenfalls wie mit rmHip behandelte Zellen eine verminderte Proliferation auf. Sowohl die Reaktivierung der Genexpression von HHIP in HepT3-Zellen durch Demethylierung als auch die verminderte Proliferation von HUH6- und HepG2-Zellen nach Behandlung mit rekombinantem Protein und stabiler Transfektion zeigen, dass HHIP als negativer Regulator des Hedgehog-Signalwegs durchaus für einen Therapieansatz bei Hepatoblastomen von Interesse sein könnte.