Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung
 Universitätsmedizin Leipzig

miRNA im Glioblastoma multiforme

Der häufigste maligne hirneigene Tumor des Menschen, das „Glioblastoma multiforme“ (GBM), zeichnet sich durch eine ausgeprägte Heterogenität sowohl auf lichtmikroskopischer als auch auf molekularer Ebene aus. Während bekannt ist, dass die Tumorzellen massive Veränderungen des Mikromilieus im Sinne der Extrazellulärmatrix (EZM) sowie ortständiger Zellen bewirken, ist wenig über die Wirkung der EZM auf den Tumorphänotyp sowie über das Malignisierungspotential ortständiger Zellen als Beitrag zur Tumorheterogenität bekannt.

Micro-RNA's (miRNAs) sind kurze, nicht-kodierende RNA-Sequenzen, die wesentlichen Einfluss auf das Expressionsverhalten auf posttranskriptioneller Ebene haben und im GBM gegenüber normalem Hirngewebe wesentlich verändert sind. Durch ihre interzelluläre Übertragbarkeit sowohl indirekt (extrazellulär in Form von Exsosomen) als auch direkt über Gap Junctions (GJ) sind diese Moleküle Topkandidaten für die Koordination der Wechselwirkung von Tumorzellen und Mikromilieu.

Die namensgebende Heterogenität des „Glioblastoma multiforme" spiegelt sich auch auf molekularer Ebene in Form von intertumoralen Unterschied,die eine Einteilung in verschiedene molekulare Subtypen (pro-neural, neural, klassisch, mesenchymal) mit distinkten genomischen Veränderungen ermöglichen(Verhaak et al. 2010), wider. Sowohl Biopsien unterschiedlicher Tumorregionen als auch Einzelzellstudien konnten zeigen, dass auch innerhalb desselben Tumors Zellpopulationen mit unterschiedlichen Signalwegsalterationen auftreten. Es ist bislang unklar, welche Faktoren zur Entwicklung der intratumoralen Heterogenität beitragen und welchen Einfluss sowohl die ortsständige Matrix als auch ortständige Zellen, wie reaktive Astroglia, auf das Entstehen unterschiedlicher Subtypen haben. MiRNAs sind durch ihre direkte und indirekte Übertragbarkeit wahrscheinlicher Bestandteil dieser Interaktion.

Das vorliegende Projekt befasst sich insbesondere mit der direkten Übertragbarkeit von miRNAs über GJ zwischen Tumorzellen untereinander sowie Tumorzellen und ortständigen Zellen. Dazu soll zunächst in Ko-Kulturen mit physiologischen Zellen (Glia, Neurone) sowie im Schnittkulturmodell die Übertragbarkeit sogenannter miRNA-mimics durch Tumorzellen fluoreszenzmikroskopisch und RT-PCR-basiert dargestellt werden. Dauer und Ausmaß der Veränderungen in " tumor-exponierten Zellen" sollen in nachfolgenden Zellkulturexperimenten näher charakterisiert werden (Apoptoseresistenz, Proliferation, Differenzierbarkeit).

Weiterhin sollen Schnittkulturen humaner GBM per Calcium-Imaging sowie durch Applikation GJ-gängiger Farbstoffe wie Neurobiotin auf Ihre Konnektivität untersucht werden. In einem zweiten Schritt soll die Übertragbarkeit fluoreszenzmarkierter miRNA innerhalb der Schnittkulturen untersucht werden.

In einem Teilprojekt soll die intratumorale Heterogenität auf Ebene von miRNA-Expressionsprofilen untersucht werden. Auf Basis histomorphologischer Charakteristika werden innerhalb verschiedener Tumoren Areale ausgewählt , per Laser-gesteuerter Mikrodissektion (LCM) isoliert und nach massiver paralleler Sequenzierung (NGS) in ihren miRNA-Expressionsprofilen verglichen. Ein Ziel soll der Rückschluss von lichtmikroskopischen Veränderungen auf molekulare Charakteristika sein.

  Primärzellen Plus Symbol Tumorzellen Plus Symbol

Primärzellen eines GBM sind unter serumfreien Bedingungen als Sphäroide kultivierbar (Abbildung 1). Diese Kulturen lassen sich lichtmikroskopisch gestützt auf organotypische Schnittkulturen immunkompetenter Mäuse aussäen, um hier die Wechselwirkung zwischen Tumorzellen und ortständigem Milieu darzustellen. Abbildung 2 zeigt Tumorzellen (Vimentin,rot / gelb) diffus verteilt im Verbund mit ortsständigen Astrozyten (GFAP, grün).

Arbeitsgruppe



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Letzte Änderung: 07.02.2017, 10:09 Uhr
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Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung