Regulation des EGFR-Liganden Amphiregulin über DNA-Methylierung und MAPK- Kaskade

Abstract

AREG ist ein EGFR Ligand und Bestandteil des ErbB Netzwerkes, welches aus vier Rezeptoren und 12 verschiedenen Liganden besteht. Das ErbB-Netzwerk besitzt eine wichtige Rolle bei Wachstum, Differenzierung und Regulation von Epithelzellen. Ein hyperaktiviertes ErbB-Netzwerk trägt nicht nur funktionell zur Tumorentstehung und -progression bei, sondern bietet auch gleichzeitig Strukturen für diagnostische Marker und Angriffspunkte für antiproliferative Therapien. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Regulation des EGFR Liganden AREG im kolorektalen Karzinom anhand von Zellkulturen untersucht. Initial bestand durch Ergebnisse von mRNA Analysen der Verdacht, dass der EGFR Ligand AREG im kolorektalen Karzinom durch DNA-Methylierung reguliert wird. Zu Beginn der eigenen Experimente erfolgte die Etablierung und Optimierung eines Proteinnachweises für AREG durch die Verwendung von ELISA. Mittels Verwendung des DNMT-1-Inhibitors Zebularine konnte eine Reduktion der AREG Expression erreicht werden. Die Applikation von Gefitinib führte bei HCT 116 parental zu einer stärkeren Wachstumsverlangsamung als bei HCT 116 DNMT1-/-. Mit den durchgeführten Experimenten konnte gezeigt werden, dass eine Hemmung der DNA- Methylierung zu einer verminderten Menge an AREG führte und bestätigte so die initiale Vermutung. Jedoch ließ sich der Einfluss der DNA-Methylierung eindeutig nur in einer (HCT 116) von sechs untersuchten kolorektalen Zelllinien nachweisen. Eine Gen-Inaktiverung durch DNA-Demethylierung und vice versa eine Gen-Aktivierung durch DNA-Methylierung ist ungewöhlich und bisher für nur sehr wenige Gene beschrieben. Prominenter ist das Wissen um eine Gen- Inaktivierung durch DNA-Methylierung von Tumorsupressorgenen. Dennoch schließt das Wissen um eine Gen-Aktivierung von Genen durch DNA-Methylierung eine Lücke im Verständnis der Epigenetik; insbesondere dann, wenn die betroffenen Gene zu den Proto-Onkogenen zählen. AREG scheint als positiver prädiktiver Marker für den Erfolg von anti EGFR Therapien im Kolonkarzinom zu fungieren. Der EGFR Ligand muss jedoch im Kontext mit Mutationen in intrazellulären Signalkaskaden (beispielsweise KRAS-Mutation) und dem Status des EGFR betrachtet werden. Im Rahmen einer DNA-Methylierungstherapie stellt AREG eine potentielle Angriffstruktur für antiproliferative Therapien dar. Besonders effektiv scheinen kombinierte Therapieansätze, beispielsweise die Verbindung einer Methylierungs- mit einer anti EGFR Therapie.

AREG is a ligand of the EGFR-receptor and part of the ErbB-network. This network contains in total 4 receptors and 12 ligands and it plays an important role in cell proliferation, differentiation and regulation of epithelial cells. A permanent activated ErbB-network firstly contributes to tumour initiation and progression and secondly presents structures for markers ands targets of anti-cancer-therapies. The following paper deals with the regulation of the EGFR-ligand AREG in colorectal cancer cell lines. Initially it had been suspected that AREG is regulated in colorectal cancer by dna- methylation. In the beginning of the own experiments a method for detecting AREG protein was established via ELISA. Applicating the DNMT-inhibitor zebularine resulted in a reduction of the AREG expression. The use of TKI- inhibitor gefitinib resulted in a stronger proliferation repression in HCT 116 than in HCT DNMT 1-/-. The experiments showed that an inhibition of dna- methylation resulted in a reduced amount of AREG and confirmed hereby the initial suppose. Nevertheless an influence of dna-methylation on AREG was only evident in one of six cell lines (HCT 116). A gene-inactivation via dna- methylation and vice versa a gene-activation via dna-methylation is unusual and by now only known for a few genes. Better known are details about a gene- inactivation via dna-methylation of tumour suppressor genes. Nonetheless the knowledge about gene-activation via dna-methylation fills a gap in understanding epigenetics; especially if these genes belong to proto- oncogenes. AREG seems to be a positive predictive marker for the success of anti-EGFR-therapies in colorectal cancer. Though the EGFR-ligand AREG has to be considered in the context of many mutations of intracellular signal cascades (for example KRAS-mutation) and the EGFR status. AREG is a potential target of anti-cancer-therapies within the frame of dna-methalytion-therapies. Combined therapy approaches seem to be especially effective, for instance the combination of a methylation- and EGFR-therapy.