Identifizierung zellulärer Attenuator-Mechanismen in Gegenwart onkogener HRAS-Mutationen

Mutationen in RAS-Genen gehören zu den häufigsten somatischen Veränderungen in menschlichen Tumoren und resultieren in einer konstitutiven RAS-Aktivierung und Hyperstimulation der RAS-abhängigen Signalwege. Supraphysiologische Expression von onkogenem RAS in primären Zellen führt jedoch nicht zu deren Transformation, sondern zu prämaturer Seneszenz, ein Mechanismus, der vor unkontrolliertem Wachstum schützt. Konträr dazu führt die endogene Expression einer onkogenen RAS-Genkopie nicht zwingend aufgrund verstärkter Aktivierung RAS-abhängiger Signalwege zu Seneszenz, sondern zu neoplastischer Zellproliferation. Daher wird unter physiologischen Bedingungen eine Attenuation von Effektor-Signalwegen postuliert, welche Zelltransformation ermöglicht. Wir beabsichtigen diese Attenuator-Mechanismen in primären Hautfibroblasten von Patienten mit Costello-Syndrom (CS) zu identifizieren. Das CS wird durch heterozygote Keimbahnmutationen (z.B. G12V) im HRAS-Gen verursacht, d.h. die Betroffenen weisen in all ihren Körperzellen eine aktivierende HRAS-Genkopie auf, jedoch keine weitere onkogene Mutation. In CS-Fibroblasten konnten wir eine erhöhte Menge an aktivem HRAS nachweisen, dies resultiert aber nicht in einer konstitutiven Aktivierung von HRAS-gesteuerten Signalkaskaden, sodass Attenuator-Mechanismen angenommen werden müssen. Diese Mechanismen können eine wichtige Vorraussetzung für neoplastisches Wachstum und damit einen gezielten Angriffspunkt therapeutischer Maßnahmen darstellen.
Das ultimative Ziel dieses Vorhabens ist die Identifizierung von intrinsischen, zellulären Attenuator-Mechanismen, welche RAS-abhängige Signalwege bei Vorhandensein von konstitutiv-aktivem RAS drosseln können. Damit möchten wir die Frage beantworten, wie Zellen intrinsisch auf eine endogene onkogene RAS-Genkopie reagieren. Da CS-Hautfibroblasten, das von uns gewählte Modellsystem, eine Attenuation des MAPK-Signalweges aufweisen, soll dieser Signalweg im Mittelpunkt unserer Untersuchungen stehen. Diese Signaltransduktionskaskade ist besonders interessant, weil Aktivierungsdauer und -intensität bedingen, ob Zellen proliferieren oder in Seneszenz gehen.
Ein weiteres Ziel ist die tumorbiologische Charakterisierung der CS-Fibroblasten also die Feststellung des tumorigenen Potentials dieser Zellen. Obwohl RAS in einem signifikanten Anteil von Tumoren mutiert ist, weiß man sehr wenig über die Funktion von RAS während früher Stadien der Tumorigenese. Vielmehr geht man davon aus, dass die Rolle von RAS auf die spätere Tumorprogression beschränkt ist (siehe „Einführung“). In unserer vereinfachten Arbeitshypothese kann in physiologischen Mengen exprimiertes, onkogenes RAS die Tumorinitiation fördern, nämlich dann, wenn konstitutives MAPK-Signaling durch Attenuations-Mechanismen unterdrückt und die Zellproliferation durch eine zeitlich verlängerte Signalantwort gesteigert ist.
Mit der Aufklärung intrinsischer zellulärer Mechanismen, die durch onkogene RAS-Mutationen bedingte Änderungen in der Zellphysiologie in Grenzen halten, wollen wir unser Wissen um die molekulare Pathogenese von Tumorerkrankungen maßgeblich erweitern. Hinsichtlich eines kurativen Nutzens unserer Analysen muss erst − unabhängig davon, ob RAS nun während der Tumorinitiation oder -progression eine Rolle spielt − sichergestellt werden, ob Attenuator-Mechanismen transformationsfördernd oder -hemmend sind. Wir gehen aufgrund der vorhandenen Literatur (siehe „Einführung“ und „Eigene Vorleistungen“) vorerst von einer fördernden Wirkung aus. In diesem Fall wäre folgerichtig eine therapeutische Inhibierung dieser putativen Attenuator-Mechanismen vorzuschlagen. Wir möchten auch zeigen, dass bei einer onkogenen RAS-Mutation die alleinige Analyse der RAS-abhängigen Signalkaskaden nicht ausreicht, um die Auswirkungen dieser Mutation zu beschreiben − ein Umstand der bei der Evaluierung von pharmakologischen Inhibitoren der RAS-abhängigen Signalwege in klinischen Studien sicher hoch relevant ist. Schließlich kann die Kenntnis von zelleigenen kompensatorischen Prozessen zudem zum prinzipiellen Verständnis der Resistenzentwicklung von Tumoren gegenüber anti-tumorigenen Arzneimitteln (z.B. von HER2-positivem Brustkrebs gegenüber dem therapeutischen Antikörper Trastuzumab) beitragen und wegweisend für mögliche kurative Maßnahmen sein.