MicroRNAs als Modifikatoren von Therapie-Resistenzen im Ösophaguskarzinom: Einfluss der Modulierung Resistenz-relevanter MicroRNAs und deren direkten Targets auf Chemotherapien

Die schlechte Prognose von Ösophaguskarzinompatienten und das variable Ansprechen auf Chemo-/Radiochemotherapien zeigen die dringende Notwendigkeit auf, neue molekulare Biomarker für die Vorhersage des Therapieerfolges sowie, noch wichtiger, für therapeutische Targets zu entwickeln, um mögliche Therapie-Resistenzen zu überwinden. MicroRNAs sind hierbei äußerst vielversprechende Kandidaten. Wir konnten kürzlich eine microRNA-Datenbank (inklusive potentieller Targets) erstellen, welche Informationen über Erfolgs-Vorhersage und Kontrolle von Chemotherapien im Adeno-/Plattenepithelkarzinom des Ösophagus in-vitro und in-vivo liefern. Weiter konnten wir erste Daten präsentieren, die zeigen, dass eine Modifikation der microRNA-Expression (in diesem Fall von miR-148a) die Sensitivität gegenüber Chemotherapien in beiden Tumor-Subtypen beeinflusst, und dass microRNA Signaturen in menschlichen Tumorbiopsien in der Tat mit dem Ansprechen auf Tumor-Therapien korrelieren. Mit dem vorliegenden Antrag beabsichtigen wir nun, diese Arbeiten fortzuführen und zu untersuchen, ob 9 aus unserer Datenbank ausgewählte microRNAs (let-7e, miR-27b, miR-130a, miR-125a-5p, miR-148a, miR-181b, miR-200b, miR-222, miR-1226) tatsächlich Einfluss auf die zelluläre Sensitivität gegenüber Chemotherapien mit Cisplatin und 5-FU (den beiden gebräuchlichsten Chemotherapeutika bei der Behandlung dieser Malignome) im Adeno- und Plattenepithelkarzinom des Ösophagus haben, und ob diese 9 microRNAs epigenetisch via DNA Methylierung reguliert werden. Zusätzlich wollen wir untersuchen, ob diese 9 microRNAs typische Gene wie beispielsweise KRAS, CYP3A4, MAP4K4 oder andere direkt modulieren und hierdurch relevante genetische Pathways beeinflussen, welche bei Resistenzentwicklungen eine Rolle spielen. Zuletzt zielt das vorliegende Projekt darauf ab, eine bereits initiierte klinische Multicenter-Studie über microRNAs in Tumorbiopsien als Prädiktoren für ein Therapieansprechen in der Klinik zu vervollständigen.

Das Forschungsprojekt zielte auf eine substantielle Vertiefung der Grundlagen-wissenschaftlichen und klinischen Erkenntnisse zu microRNAs und Chemotherapieresistenzen im Ösophaguskarzinom. Zunächst konnte gezeigt werden, dass die in den Vorversuchen identifizierten spezifischen microRNA Expressionsmuster von Chemotherapie-resistenten Adeno- und Plattenepithelkarzinomzellinien des Ösophagus in der Tat für deren resistente Phänotypen verantwortlich sind. Genauer konnte gezeigt werden, dass 6 von 6 ausgewählten microRNAs aus diesen spezifischen Expressionsmustern allesamt das Ansprechen auf Chemotherapien in multiplen unabhängigen Ösophaguskarzinomzellinien beeinflussten. Weiter konnte gezeigt werden, dass die microRNAs ebenfalls das biologische (aggressive) Potential und die Metastasierungsfähigkeit dieser Tumoren signifikant beeinflussten. Target-Analysen zeigten, dass die Mediation der microRNA-Wirkungen hoch-komplex ist und mehrere Targets in verschiedenen Schlüsselpositionen gleichzeitig reguliert werden. Weiter konnten wir zeigen, dass microRNAs sich auch untereinander beeinflussen und ihre Wirkung gegenseitig verstärken können. Besonders interessant war die Entdeckung, dass microRNAs fast identische Effekte auslösen können, wenn sie in entgegengesetzte Richtungen moduliert werden. Target-Analysen hierzu zeigten, dass dies wahrscheinlich durch ein komplexes Target-Netzwerk zu erklären ist, welches von den einzelnen microRNAs nach Hoch- oder Herunterregulation so moduliert wird, dass der Endeffekt derselbe ist. Auch konnten wir zeigen, dass microRNAs eine relevante Rolle bei der Mediation von Effekten anderer Substanzen wie Protonenpumpeninhibitoren spielen. Abschließend bestätigte die eingeschlossene Klinische Studie eindrücklich, dass microRNAs zur Vorhersage vorn Therapie-Resistenzen dienen können. Weitere aktuell laufende klinische Untersuchungen werden zeigen, wie Tumor und Umgebung in Hinsicht auf Therapieresistenzen und Überleben miteinander kommunizieren.