Epithelio-mesenchymal transition in invasion and metastasis of periampullary carcinoma

Die Gruppe der sogenannten periampullären Karzinome umfasst morphologisch und molekularbiologisch ähnliche Karzinome, welche im Bereich des Zusammenflusses von Bauchspeicheldrüsengang und Gallengang entstehen: Pankreas-, Gallengangs-, Ampullen- und Duodenalkarzinom. Allgemein akzeptierte Therapiestandards existieren aufgrund der bisher schlechten Datenlage nur für das Pankreaskarzinom. Die übrigen Karzinome machen im chirurgischen Patientengut jedoch ca. 40% aus und weisen zudem teilweise eine deutlich bessere Prognose auf. Obwohl die lokale chirurgische Entfernung oft möglich ist, besteht das wesentliche klinische Problem im Auftreten von Fernmetastasen und Resistenz gegenüber systemischer Chemotherapie. Die epithelio-mesenchymale Transition (EMT) ist ein molekulares Programm aus der Embryonalentwicklung und Wundheilung, welches in Tumorzellen aberrant aktiviert werden kann. Dies führt einerseits zu erhöhter Invasion und Metastasierung. Andererseits induziert EMT klinisch relevante Eigenschaften von Tumorstammzellen wie erhöhte Tumorigenität und Chemoresistenz. In Vorarbeiten konnten wir grundlegende molekulare Mechanismen der EMT beim Pankreaskarzinom aufdecken. Gegenstand dieses Projektes ist die umfassende molekulare Charakterisierung der EMT für alle Typen des periampullären Karzinoms, mit dem Ziel, sowohl verbesserte Diagnose- und Prognose-Marker als auch neue Therapietargets zu identifizieren.

Die sogenannten periampullären Karzinome entstehen im Bereich des Zusammenflusses von Gallengang und Pankreasgang am Duodenum und werden nach der Lokalisation der Haupttumormasse eingeteilt in Pankreas-, distales Gallengangs-, Ampullen- und Duodenalkarzinom. Es bestehen deutliche Unterschiede in der klinischen Prognose nach chirurgischer Resektion. Im vorliegenden Projekt wurden die molekularbiologischen Grundlagen hierfür untersucht. Der Schwerpunkt wurde auf die Untersuchung der epitheliomesenchymalen Transition (EMT) und des histopathologischen Subtyps (intestinale versus pankreatobiliäre Differenzierung) gelegt. Durch detaillierte klinikopathologische Aufarbeitung einer großen Patientenkohorte konnten wir erstmals nachweisen, dass die intestinale Differenzierung bei allen periampullären Karzinomen mit einer deutlich verbesserten Prognose einhergeht. Die Differenzierung war hiermit aussagekräftiger als die Tumorlokalisation und neben der Lymphknotenmetastasierung der einzige unabhängige Prognosefaktor. Wir konnten außerdem zeigen dass die Expression des EMT-induzierenden Transkriptionsfaktors ZEB1 beim Pankeaskarzinom prognostische Wertigkeit besitzt. Anzeichen von EMT wurden nur in wenigen Tumoren und Tumorzellen gefunden. Bei detaillierter Charakterisierung der Invasionsfront bzw. der sogenannten Tumor Buds erwies sich die E-Cadherin Expression ebenfalls als prognostisch signifikant. Eine EMT-vermittelte Plastizität hinsichtlich der Differenzierung ließ sich in vitro nicht nachweisen. Durch Entwicklung einer neuen Methode zur 3-dimensionalen Darstellung der Tumorinvasionsfront auf mikroskopischer Ebene konnten wir einen wichtigen Beitrag zum Dialog von Grundlagenforschung und klinischer Forschung leisten. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass partielle EMT und kollektive Migration den wesentliche Invasionsmodus humaner Karzinome darstellen. Überraschenderweise erwies sich auch die ZEB1-Expression in Tumorfibroblasten als unabhängiger Prognosefaktor. Die morphologische Aktivierung von Tumorfibroblasten korrelierte in allen periampullären Karzinomen mit Lymphknotenmetastasierung und EMT. Deshalb wurde die Interaktion von Tumorfibroblasten und Tumorzellen beim Ampullenkarzinom untersucht. Hier zeigten sich gundlegende Unterschiede zwischen pankreatobiliär und intestinal differenzierten Tumorzellen.