Titelaufnahme

Titel
Fibroblast Growth Factors and Their Receptors in Human Glioblastoma Multiforme / eingereicht von Sigrid Allerstorfer
Verfasser / VerfasserinAllerstorfer, Sigrid
Begutachter / BegutachterinBerger, Walter
Erschienen2008
Umfang237 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2008
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)FGF / FGFR / Glioblastoma multiforme / Wachstumsfaktor
Schlagwörter (EN)FGF / FGFR / Glioblastoma multiforme / Growth factor
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-2487 Persistent Identifier (URN)
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Fibroblast Growth Factors and Their Receptors in Human Glioblastoma Multiforme [9.64 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Astrozytäre Tumore und speziell das Glioblastom zählen zu den bösartigsten Tumorarten des Menschen. Gekennzeichnet durch ein rasantes, infiltratives Wachstum und seine inhomogene und vielfältige Erscheinung, deshalb auch Glioblastom multiforma genannt, sterben daran erkrankte Patienten in den meisten Fällen innerhalb der ersten 12 Monate nach Diagnose. Obwohl man bisher kaum äußere Einflüsse ausmachen konnte, die zur Entstehung dieses Tumors führen, kennt man inzwischen einige der wichtigsten molekularbiologischen Veränderungen, die zum Fortschreiten der Krankheit beitragen. Wie auch in vielen anderen Tumorarten, gehört auch in diesem Fall eine Mutation oder der Verlust des Tumorsuppressorgens p53 zu den wichtigsten Änderungen in einer Krebszelle. Unabhängigkeit von exogenen Wachstumsfaktoren ist ein weiteres Charakteristika vieler Krebszellen. Oftmals erreichen sie dies durch eine "eigene" Überproduktion dieser Faktoren, was zu einer autokrinen Stimulation führt und in weiterer Folge eine Reihe von zellbiologischen Vorgängen aktiviert. Ein sehr wichtiger Vertreter dieser Faktoren, nicht zuletzt auch für das Fortschreiten des astrozytären Tumors, ist der epidermale Wachstumsfaktor (EGF) und sein Rezeptor (EGFR). Durch eine Überexpreesion des Faktors bzw. eine Amplifikation des Rezeptors wird nicht nur das Wachstum von Krebszellen, sondern auch die für eine Metastasierung wichtige Fähigkeit der Migration unterstützt. Fibroblasten Wachstumsfaktoren (FGF) und ihre Rezeptoren (FGFR) stellen mit ihren vielen Mitgliedern eine mögliche weitere Gruppe von Wachstumsfaktoren dar, die für eine Krebszelle von Bedeutung sein könnte und deren Unterdrückung/Blockade zu einem verlangsamten Fortschreiten der Krankheit führen könnte. Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, welche FGF/FGFRs in astrozytären Tumorzellen exprimiert werden und welche assoziierten Signalwege für das bösartige Wachstum wichtig sind.

Nach anfänglichen Expressionsstudien stellte sich heraus, dass der Faktor FGF5 sowohl auf mRNA, als auch auf Protein Ebene in allen untersuchten Tumorproben exprimiert wird und darüber hinaus, dass die Höhe der Expression positiv mit dem Grad an Bösartigkeit korreliert.

Daraufhin wurden die Wirkung einer exogenen Gabe dieses Faktors untersucht, was nicht nur zu einem signifikanten Anstieg der Zellvermehrung, sondern auch der Migration und des Überlebens in den verwendeten Glioblastom-Zellmodellen führte. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass auch eine endogene Überproduktion von FGF5 in einer Zelllinie mit einer relativ geringen Eigenproduktion, einen Anstieg an Zellvermehrung zur Folge hatte. Die Fähigkeit von Krebszellen in Agar zu überleben und Klone zu bilden war ebenfalls signifikant erhöht. Jedoch am weitaus bedeutendsten war die Tatsache, dass Glioblastomzellen, die diesen Faktor überexprimierten und subkutan in SCID Mäuse injiziert wurden, in einem rasanten Tempo Tumore bildeten, ganz im Gegensatz zu den Kontrollzellen. Weiters wurde die parakrine Wirkung dieses Faktors untersucht. Dafür wurde nicht nur der Einfluss des rekombinanten Faktors, sondern auch der von Überständen von Zelllinien mit einer hohen Expressionsrate an FGF5 in Endothelzellen getestet, was in beiden Fällen zu erhöhtem Wachstum und Gefäßbildung führte.

Zuletzt wurde das Expressionsmuster der dazugehörigen Rezeptoren und ihrer Splice-Varianten in astrozytären Tumoren untersucht. Durch dominant-negative, kinase-defekte oder lösliche Konstrukte wurden die drei Rezeptoren, die am häufigsten exprimiert werden (FGFR1 IIIc, FGFR3 IIIc und FGFR4), blockiert. Dies führte zu einer signifikanten Abnahme des Wachstums, der Kolonie-Bildung und des anchorage-unabhängigen Wachstums. Auch hier konnte eine eindeutige Wirkung des jeweiligen Konstrukts nach Injektion in SCID Mäuse festgestellt werden. In allen Fällen führte die Blockade des jeweiligen Rezeptors zu einem verzögerten oder gänzlich gehemmten Tumorwachstum. Zusammengefasst zeigt diese Studie sehr deutlich, dass Mitglieder der FGF/FGFR Familie maßgeblich am Wachstum von astrozytären Tumoren beteiligt sind und deren Blockade vielversprechende Ansatzpunkte für eine Therapie des humanen Glioblastoms darstellt.

Zusammenfassung (Englisch)

Astrocytic gliomas and especially the highly aggressive glioblastoma multiforme (GBM) are the leading causes of cancer death of intracranial tumors. A principal mechanism to promote this kind of cancer is a p53 mutation, one of the most important tumor suppressor genes. Additionally, response and dependency on exogenous growth factors is often altered, possibly because of an overproduction of growth factors and therefore, autocrine proliferation stimulation. The EGFR is part of one of the most important pathways in the development of GBMs and is involved in the control of cell proliferation and migration.

Possible other candidates for progression of human astrocytic brain tumors are the fibroblast growth factors (FGFs) and their respective receptors (FGFRs). Aim of this study was to identify potential members of this family and their receptors involved in progression of human glioblastoma. Based on the data generated within this project it became obvious, that expression of FGF5 was progressively enhanced during astrocytic carcinogenesis, both on mRNA and on protein level both in tumor tissues and cell cultures. Moreover, exogenous treatment with FGF5 stimulated proliferation, migration and cell death rescue of GBM cell lines. As a possible paracrine factor, recombinant FGF5 and supernatants of highly FGF5-positive GBM cell lines can also enhance proliferation and tube formation of human endothelial cells. In addition, endogenous overexpression of FGF5 significantly increased proliferation and anchorage-independent growth of a GBM cell line expressing relatively low FGF5 mRNA level. Overexpression of this factor led to a distinctly enhanced tumorigenicity of this GBM cell line when injected subcutaneously into SCID mice as compared to control cells. Moreover, this study focused on the expression of all four FGFRs and whether the IIIc splice variants of FGFR1-3 are present in human astrocytic tumor cells. While FGFR1 IIIc and FGFR3 IIIc splice variant was widely expressed in tumor samples investigated, expression level of FGFR2 IIIc was rather low. Blockade of the three most widely expressed FGFRs (FGFR1, 3 and 4) in human GBMs by dominant-negative, kinase-death or soluble receptor constructs led to decreased GBM cell proliferation, colony formation, anchorage-independent growth and attenuated or even blocked growth in SCID mice.

In summary, this study characterizes FGF5 and three receptors (FGFR1, 3 and 4) as possible (proto)oncogenes in astrocytic brain tumors and in case of the FGF receptors as promising targets for therapy of human glioblastoma multiforme.