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ILEI, a novel key regulator of Hepatocellular carcinoma progression

Christian Lahsnig

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Wolfgang Mikulits

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DOI

10.25365/thesis.3698

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30449.55468.746862-7

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Entwicklung hepatozellulärer Karzinome ist ein komplexer Vorgang. Kürzlich wurde beschrieben, dass die Kooperation von Signalkaskaden, wie etwa „Transforming Growth Factor (TGF)-beta“ und onkogenem H-Ras einen Prozess der „Epithelial-to-Mesenchymal Transition (EMT)“ induziert, der eine Zunahme der Malignität bewirkt. Diese Veränderung von epithelialen zu fibroblastoiden Zellen geht mit einem erhöhten Migrationspotenzial einher und bewirkt eine Metastasenbildung. Der Verlust von E-Cadherin, eines für die Ausbildung der Zell-Zell-Kontakte wichtiges Protein, nimmt in der EMT eine entscheidende Rolle ein. Durch „Expression Profiling“ von epithelialen versus mesenchymalen Brustkrebszellen wurde ein bisweilen unbekanntes Protein, genannt ILEI, identifiziert, das eine EMT induzieren kann. Um die Eigenschaften dieses neuen Proteins während der hepatozellulären Kanzerogenese zu untersuchen, wurde ILEI in p19ARF-defizienten Hepatozyten entweder alleine oder in Kooperation mit onkogenem H-Ras überexprimiert. Die Rolle von ILEI in der Tumorentstehung wurde durch subkutane Injektionen der ILEI-überexprimierenden Zellen in immun-defizienten Mäuse untersucht. Dabei konnte eine ILEI induzierte Aktivierung von beta-Catenin und Stat3, die eine wichtige Funktion in der EMT einnehmen, detektiert werden, die über die verstärkte Expression von Komponenten des PDGF-Signalweges vermittelt werden. Weiters wurde eine humane Gewebesammlung auf die Expression und Lokalisation von ILEI untersucht, wobei ILEI als Markergen für die Tumorprogression identifiziert werden konnte. Diese Ergebnisse zeigten, dass ILEI eine Kooperation mit onkogenem Ras benötigt, um durch die Aktivierung von PDGF-R/beta-Catenin als auch von PDGF-R/Stat3 eine EMT der neoplastischen Hepatozyten zu induzieren. In einem weiteren Projekt wurde der Frage nachgegangen, welche Rolle aktiviertes Stat3 in Leberkarzinomzellen einnimmt. Dafür wurden verschiedene Mutanten von Stat3, welche entweder eine konstitutive Aktivierung dieses Moleküls oder einen Verlust der Stat3 Aktivierung zur Folge hatten, in p19ARF defiziente Hepatozyten in Kombination mit onkogenem Ras eingebracht. Die Ergebnisse, die bei dieser Untersuchung erzielt wurden, zeigten, dass Stat3 in Kombination mit onkogenem Ras und p19ARF Defizienz eine suppressive Funktion während der HCC Progression hat. Weiters wurde noch eine Expressionsstudie durchgeführt, um jene Gene in Hepatozyten zu analysieren, die durch Stat3 an- oder abgeschalten werden. Dabei wurden zwei Gene, nämlich c-Jun und MMP-3 identifiziert, die eine wichtige Rolle bei der Induktion einer EMT spielen. Zusammengefasst führte diese Untersuchung zur Schlussfolgerung, dass Stat3 in Kombination mit onkogenem Ras und TGF-beta eine wichtige Rolle bei der hepatozellulären Tumorentstehung einnimmt.

Abstract

(Englisch)

The development of human hepatocellular carcinoma (HCC) is a complex process. Recently it has been shown that the synergy of transforming growth factor (TGF)-beta with constitutive active Ras induces an epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) of murine hepatocytes. This phenotypical change of tumor cells results in increased malignancy, a higher migratory potential and metastasis. The loss of E-cadherin, which represents an essential constitutive factor for the formation of adherens junctions, is a key event in EMT. In recent studies, a novel key regulator of malignant epithelial cells, referred to as interleukin like EMT inducer (ILEI), was identified by expression profiling of epithelial versus fibroblastoid breast cancer cells. To understand the role of ILEI in hepatocellular carcinoma we employed p19ARF deficient hepatocytes to study whether ILEI alone or in combination with oncogenic H-Ras is able to induce and maintain EMT. The role of ILEI on tumor formation was analyzed by injection of ILEI overexpressing cells subcutanously in severe combined immunodeficient (SCID) mice. In further experiments an upregulation of components of the PDGF-signalling pathway was detectable. In addition an increase in activated Stat3 and nuclear beta-catenin accumulation was observed in tumors derived from ILEI overexpressing cells. A human tissue array consisting of 69 patient samples was further used to analyze the distribution of ILEI in primary human HCC and revealed a strong cytoplasmic expression particularly in poorly differentiated tumors. In conclusion the obtained results indicate that ILEI requires oncogenic Ras to induce EMT via mechanisms involving PDGF-R/beta-catenin and PDGF-R/Stat3 signaling. A further project focused on the role of activated Stat3 during EMT formation of neoplastic hepatocytes. In this study, the cooperative function of Stat3, oncogenic H-Ras and TGF-beta 1 was analyzed using the same cellular model of p19ARF null hepatocytic cells. Constitutive active (ca) and dominant negative (dn) mutants of Stat3 were introduced into hepatocytes and the ability to form tumors and metastasis was analyzed. These experiments revealed a tumor suppressive role of Stat3 together with H-Ras and p19ARF deletion in liver carcinogenesis. Expression profiling showed an upregulation of c-jun and MMP-3, which have been reported to play an important role in the establishment of EMT. Together, these results suggest a crucial function of Stat3 in combination with oncogenic Ras and TGF-beta during hepatocellular tumor progression.

Autor*innen

Christian Lahsnig

Haupttitel (Englisch)

ILEI, a novel key regulator of Hepatocellular carcinoma progression

Publikationsjahr

2008

Umfangsangabe

139 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Robert Eferl ,

Marieke von Lindern

Klassifikation

42 Biologie > 42.20 Genetik

AC Nummer

AC05039465

Utheses ID

3252

Studienkennzahl

UA | 091 | 441 | |

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