Identifizierung und Charakterisierung neuer Zielgene des Sonic Hedgehog/Patched-Signaltransduktionswegs in cerebellären Körnerzellprogenitoren der Maus und in humanen Medulloblastomen

Abstract

Zellen bedienen sich so genannter Signaltransduktionskaskaden, um mit ihrer Umwelt zu kommunizieren. Abhängig vom Zelltyp reguliert der Sonic Hedgehog-Patched (Shh/Ptc)-Signalweg Prozesse wie Zellschicksalsbestimmung oder Zellteilung. Dabei bindet das Morphogen Shh an seinen Rezeptor Ptc, wodurch intrazellulär Transkriptionsfaktoren der Gli-Familie die Aktivität von Zielgenen regulieren. Im sich entwickelnden Kleinhirn induziert die Kaskade die Proliferation von Körnerzellvorläufern, wobei eine Überaktivierung des Signalweges zur Tumorentstehung wie der des desmoplastischen Medulloblastoms führen kann. Medulloblastome repräsentieren den am häufigsten vorkommenden, malignen Hirntumor im Kindesalter. Obwohl der Signalweg in normalen Entwicklungsprozessen sowie in der Entstehung von Neoplasien involviert ist, weiss man nur wenig über die spezifischen Zielgene der Kaskade.<br /> Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Identifizierung und Charakterisierung gewebsspezifischer, neuer Zielgene des Shh/Ptc-Signalwegs in Körnerzellvorläufern des Kleinhirns der Maus und in humanen Medulloblastomen. Dazu wurde ein Zellkultursystem etabliert, um frisch präparierte Körnerzellvorläufer der Maus in Kultur zu bringen und zu manipulieren. Mittels DNA Microarray-Hybridisierung und Subtraktiver Suppressions-Hybridisierung wurden Shh-regulierte Transkripte identifiziert. Durch kompetitive RT-PCR wurde die Expression ausgewählter Kandidatengene verifiziert. Auf diese Ergebnisse aufbauend wurden bei bestätigten Genen im Promotorbereich detektierte, potentielle Bindungsstellen für den Signalwegs-assoziierten Transkriptionsfaktor Gli1 funktionell analysiert. Das am stärksten durch Shh induzierte Transkript ist das Gen für den Transkriptionsfaktor <i>Sox18</i>. RNA <i>in situ</i>-Hybridisierungen zeigten, dass sich die <i>sox18</i> mRNA-Expression zu frühen postnatalen Zeitpunkten auf die Meningen und den inneren Bereich der äußeren Körnerzellschicht des Kleinhirns beschränkt. Weiterhin wiesen Expressionsanalysen zu verschiedenen Stadien der normalen Kleinhirnentwicklung ein Expressionsmaximum bereits zu einem prenatalen Zeitpunkt nach. Histologische Untersuchungen des Kleinhirns <i>sox18</i>-defizienter Mäuse weisen darauf hin, dass dieses Gen nicht essentiell für die cerebelläre Entwicklung ist. In humanen desmoplastischen Medulloblastomen wurde <i>SOX18</i> signifikant erhöht gegenüber der Kontrolle exprimiert. Expressionsanalysen in Rhabdomyosarkomen - einer Tumorentität, die ebenfalls mit einer Dysregulation der Shh/Ptc-Kaskade assoziiert ist - weisen darauf hin, dass <i>SOX18</i> ein Zelltyp-spezifisches Transkript des Signalwegs in neuralen Progenitoren darstellt.