Charakterisierung der entwicklungsabhängigen Genexpression in cerebellären Körnerzellen und davon abgeleiteten Tumoren

Abstract

Die Körnerzellen des Kleinhirns stellen die größte Zellpopulation des gesamten Gehirns dar. Vorläufer dieser Zellen können den häufigsten pädiatrischen Hirntumor, das Medulloblastom, bilden. In dieser Arbeit wurde nach neuen Genen gesucht, die möglicherweise eine Rolle in der Körnerzellentwicklung und der Medulloblastom-Pathogenese spielen könnten. Durch den Vergleich des Transkriptoms von Körnerzellvorläufern und des gesamten Kleinhirns mittels Microarray-Analyse konnten zahlreiche Gene, die bisher noch nicht mit der Körnerzellentwicklung und/oder Pathogenese von Medulloblastomen in Verbindung gebracht worden waren, identifiziert werden. Aus diesen wurden die Gene Cux1, Tgif1, Tgif2, Fzd3 und Plagl1 zur weiteren Analyse ausgewählt. Die Expression dieser Gene wurde in einem Mausmodell Shh-abhängiger Medulloblastome analysiert. Alle fünf Gene zeigten eine im Vergleich zum sich entwickelnden und zum reifen Kleinhirn verstärkte Expression im Tumorgewebe dieser Mäuse. Weiterhin wurde die Expression der ausgewählten Gene in nach molekularen Subgruppen unterteilten menschlichen Medulloblastomen untersucht. Der Transkriptionsfaktor Cux1 zeigte im Gegensatz zum Mausmodell in den humanen Tumoren eine im Vergleich zum sich entwickelnden Kleinhirn niedrigere Expression. Eine Korrelationsanalyse der Expression von Cux1 in den humanen Medulloblastomproben ergab eine starke Häufung von Genen, die an der Regulation der p53-vermittelten DNA-Schadensantwort beteiligt sind. In humanen Medulloblastomzelllinien führte ein siRNA-vermittelter knockdown von Cux1 zu einer Verminderung der Proliferation und Motilität. Cux1 reguliert demnach wichtige Prozesse wie Zellproliferation und -migration, trägt jedoch im Falle von Schädigungen der DNA auch zur Aktivierung eines Schutzmechanismus bei. Die Gene, Tgif1, Tgif2, Fzd3 und Plagl1 sind jeweils in mehreren Subgruppen humaner Medulloblastome überexprimiert. Funktionelle Analysen zur Rolle der Transkriptionsfaktoren Tgif1 und Tgif2 deuten auf eine mögliche Funktion dieser Gene bei der Regulation des Übergangs von Proliferation zu Differenzierung hin. Das Expressionsmuster des Wnt Rezeptors Fzd3 in Körnerzellvorläufern und im Tumorgewebe des Medulloblastom-Mausmodells deutet auf eine Rolle bei der Migration sowohl der Körnerzellvorläufer, als auch der Medulloblastomzellen hin. Der Transkriptionsfaktor Plagl1 wirkt als Inhibitor der Zellproliferation und Initiator von Apoptose und wird in Körnerzellvorläufern transient exprimiert. Die Überexpression von Plagl1 im Medulloblastom-Mausmodell und einigen humanen Medulloblastomproben deutet auf eine erfolglose Einleitung eines Schutzmechanismus in den Tumorzellen hin.