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MultiHit mice as a tool to identify cooperating ras effector pathways in tumorigenesis
Thomas Hoffmann
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Rober Eferl
DOI
10.25365/thesis.12063
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30141.39069.556159-8
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Krebserkrankungen sind mittlerweile die häufigste Todesursache weltweit. In den letzten Jahren wurde an verschiedendsten Krebsarten geforscht und eine Vielzahl von neuen Medikamenten entwickelt und getestet. Genetische Mausmodelle sind eines der wichtigsten Werkzeuge geworden, um Gene und Mutationen, die in Zusammenhang mit der Entstehung von Krebs stehen, zu identifizieren.
Die Entstehung von Krebs ist ein mehrstufiger Prozess. Zellen die mehrere geneti-sche und epigenetische Veränderungen erfahren haben und dadurch einen Wachstums-vorteil bekommen, werden selektioniert und können einen Tumor bilden. Bis jetzt waren Mausmodelle auf die Untersuchung einer einzelnen, genetischen Veränderung beschränkt. Um mehrere Veränderungen zu erforschen, müssen diese Mäuse aufwendig gekreuzt wer-den. Auch wenn diese Mäuse überlebensfähig sind, spiegelt dieser Ansatz nicht den natür-lichen Selektionsprozess bei der Krebsentstehung wider.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen wurde das MultiHit Mausmodell entwickelt. Es enthält drei potentielle Onkogene oder Genmutationen, die im Zusammenhang mit Krebs gefunden wurden. Diese drei Gene werden so kloniert, dass anfangs kein Genpro-dukt davon gemacht werden kann. Bei Aktivierung der Cre-Rekombinase springen die drei Gene zwischen dem inaktiven („off“) und dem aktiven Zustand („on“) hin und her. Lässt die Cre-Aktivität nach, stellt sich in jeder Zelle eine der acht möglichen Kombinationen ein. Zellen mit kooperiernden Veränderungen werden selektioniert und können letztendlich einen Tumor bilden.
Im Folgenden wurde die Ras Effector (RasE) MultiHit Maus charakterisiert. Es gibt drei Ras Mutationen, die jeweils spezifisch nur einen Signaltransduktionsweg anschalten. Diese drei Mutanten wurden verwendet um Kooperationen zwischen dem MAPK, dem Ral und dem PI3K Signalweg bei der Tumorentstehung zu identifizieren.
Tumore der Hautanhangsdrüsen, Adenokarzinome in der Lunge und ductu-läre Adenokarzinome im Pankreas (Bauchspeicheldrüse) wurden nach Cre-Aktivierung be-obachtet. Die Aktivierung der drei Expressionsmodule wurde mittels in situ Hybridisierung untersucht. Mehr als 98% aller Tumore der Hautanhangdrüsen hatten alle 3 Module gleich-zeitig aktiviert. Nur ein einziger Tumor hatte den PI3K Signalweg alleine eingeschaltet. Bei den Lungentumoren wurden verschiedene Kombinationen gefunden. Tumore mit Aktivierung von allen Modulen waren auch hier am häufigsten, aber auch PI3K alleine und Kom-binationen von MAPK/Ral und MAPK/PI3K führen zur Tumorbildung. Interessanterweise wurde die Kombination von Ral/PI3K kein einziges Mal gefunden, was drauf hinweist, dass diese Kombination die Entstehung von Tumoren sogar inhibiert.
Mit dem MultiHit Model können verschiedenste Fragestellungen der Krebsfor-schung beantwortet werden und es kann dazu verwendet werden um neu identifizierte Mutationen zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
Cancer is the leading cause of death in the world. Over the last years, a lot of effort has been made to investigate human cancers and to design therapeutic drugs. Mouse models are an important asset in identifying gene mutations related to human diseases.
Cancer formation is a multi step process. Cells that have acquired several genetic and epigenetic changes are positively selected and ultimately induce tumor formation. However, mouse models are usually restricted to only one genetic change that can be in-vestigated at a time. The examination of two or more hits requires complex breeding schemes. Even if the resulting mice are viable, this situation does not represent the selec-tion process in cancer formation.
Being aware of these difficulties the MultiHit mouse model was designed. It con-tains three potential oncogenes or gene mutations previously related to cancer. These three genes are cloned in off orientation. Upon Cre-activation the modules start to flip be-tween on and off until the Cre-activity ceases. The flipping leads to one of eight possible combinations of activated hits differing from cell to cell. Cells with cooperating hits will be selected and eventually be transformed into a tumor cell.
In this thesis the Ras effector (RasE) MultiHit mouse is characterized. Three muta-tions of the Ras protein are known to activate exclusively the MAPK, Ral or PI3K pathway, respectively. These mutations were used to identify cooperation between these three pathways.
Skin appendage tumors, lung adenocarcinomas and pancreatic ductal adenocarci-nomas were observed after Cre-activation. The activation events in skin tumors and lung tumors were analyzed by in situ hybridization. More than 98% of all skin tumors had all three modules switched on. Only one tumor showed single activation of the PI3K pathway. In contrast, several different combinations were found in lung tumors. Again, tumors with all three modules activated were most frequent but tumors with PI3K only and combina-tions of MAPK/Ral and MAPK/PI3K were found as well. Interestingly the combination Ral/PI3K was never found which suggest that these two pathways together inhibit tumor formation.
The MultiHit model can be used answer different questions in cancer research and might represent a test system to evaluate newly identified mutations in human tumors.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
tumorigenesis lung cancer MultiHit
Schlagwörter
(Deutsch)
Tumorigenese Lungenkrebs MultiHit
Autor*innen
Thomas Hoffmann
Haupttitel (Englisch)
MultiHit mice as a tool to identify cooperating ras effector pathways in tumorigenesis
Paralleltitel (Deutsch)
MultiHit Mäuse als Hilfsmittel um Kooperationen zwischen verschiedenen Ras Effektoren bei der Tumorigense zu identifizieren
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
77 S. : Ill.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Decker
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.03 Methoden und Techniken in den Naturwissenschaften
AC Nummer
AC08745717
Utheses ID
10873
Studienkennzahl
UA | 490 | | |