Molekularpathologische Untersuchung primärer kardialer Angiosarkome

Abstract

Primäre kardiale Angiosarkome sind sehr seltene maligne Tumore, die vom Endothel der Gefäße ausgehen und mit einer schlechten Prognose verbunden sind. Oft sind endotheliale Tumore schwer zu therapieren, da sie ein hohes Metastasierungspotential aufweisen. Aufgrund der Seltenheit der kardialen Angiosarkome und der geringen Anzahl molekularbiologischer Studien ist die Pathogenese weitgehend unbekannt. Um einen Einblick in die Mechanismen zu erhalten, die bei der Entstehung und Entwicklung der kardialen Angiosarkome eine Rolle spielen könnten, wurden im Rahmen dieser Arbeit 10 primäre kardiale Angiosarkome durch verschiedene genomweite Analyseverfahren untersucht. Durch die genomische Instabilität von Tumoren können größere numerische Aberrationen von Chromosomenabschnitten entstehen, welche Auswirkungen auf die Expression betroffener Gene haben können. Daher wurden die Angiosarkome durch SNP-Array Analysen auf größere numerische Aberrationen hin untersucht. Neben einem rekurrenten Zugewinn des gesamten q-Arms von Chromosom 1 in drei Fällen konnte ein kleiner rekurrenter Zugewinn auf Chromosom 4 in zwei Fällen nachgewiesen werden. Dieser Abschnitt codiert u.a. für die Rezeptor-Tyrosinkinasen KIT und KDR. Durch die immunhistochemische Färbung von KDR konnte bei den Fällen mit dem 4q-Zugewinn eine Überexpression von KDR gezeigt werden. Die Rolle der MicroRNAs bei der Pathogenese von Tumoren gewinnt zunehmend an Bedeutung, denn diese kurzen, nicht codierenden RNAs regulieren die Genexpression auf posttranskriptioneller Ebene und haben Einfluss auf die Expression von Tumorsuppressor- und Onkogenen. Daher wurde die Expression von 377 gut beschriebenen miRNAs in den kardialen Angiosarkomen mittels TaqMan Low Density Arrays untersucht. Durch den Vergleich mit kardialen Sarkomen NOS und einem Rhabdomyosarkom, die wie die Angiosarkome aus mesenchymalen Zellen hervorgehen, konnten 34 differentiell exprimierte miRNAs in den kardialen Angiosarkomen identifiziert werden. Durch die Untersuchung bekannter Mutations-Hotspots in 409 häufig mutierten Tumorsuppressor- und Onkogenen konnte mittels tNGS in allen untersuchten kardialen Angiosarkomen (n=6) mindestens eine Austauschmutation in einem Gen identifiziert werden, welches an der Signaltransduktion beteiligt ist. In 50% der Fälle wurden Stop-Mutationen in Genen nachgewiesen, die bei der Chromatinmodifikation eine Rolle spielen. Dabei konnten wiederholt verschiedene missense Mutationen in KDR und verschiedene Stop-Mutationen in MLL2 identifiziert werden. Außerdem wurde eine rekurrente Mutation in PLCG1 (R707Q) in 3 von 10 kardialen Angiosarkomen nachgewiesen, die in der autoinhibitorischen cSH2-Domäne der Phospholipase lokalisiert ist. PLCg1 wird gewöhnlich durch eine RTK-abhängige Phosphorylierung an Y783 aktiviert und generiert durch die Hydrolyse von PIP2 die second messenger DAG und IP3, welche über die Aktivierung von PKC; und über die Freisetzung von Ca2+ die Proliferation, Migration und Apoptose beeinflussen. Die Überexpression von PLCg1-R707Q in endothelialen Zellen (HUVEC) bewirkte eine RTK-unabhängige Aktivierung der PLCg1-spezifischen Signalwege. Es konnte sowohl eine verstärkte Phosphorylierung von cRAF, MEK und ERK1/2 als auch eine erhöhte IP3-Freisetzung und Ca2+-abhängige Dephosphorylierung und somit eine stärkere Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFAT im Vergleich zum PLCg1-WT gezeigt werden. Außerdem konnte auch für Cofilin, einem Aktin bindenden Protein, welches an der Reorganisation des Zytoskeletts beteiligt ist, eine geringere Phosphorylierung und somit eine erhöhte Aktivierung durch die Überexpression von PLCg1-R707Q in den endothelialen Zellen im Vergleich zum WT gezeigt werden. Auf zellulärer Ebene hatte die PLCg1-R707Q-Mutation keinen Einfluss auf die Proliferation der endothelialen Zellen, wohingegen die Apoptoseresistenz und die Fähigkeit zur Migration und Invasion erhöht wurden. Die funktionellen Versuche zeigten, dass die PLCg1-R707Q-Mutation zu einer RTK-unabhängigen und konstitutiven Aktivierung von PLCg1 führt.Insgesamt wurde deutlich, dass KDR und der KDR-vermittelte Signalweg in 60% der untersuchten kardialen Angiosarkome durch genomische Aberrationen betroffen war. Dies zeigte sich entweder durch größere chromosomale Aberrationen, durch Punktmutationen von KDR oder aufgrund von Mutationen in Signalmolekülen, die durch KDR aktiviert werden. Neue Therapieansätze zur Behandlung der Angiosarkome basieren auf der Inhibierung von KDR durch Verwendung von KDR-Inhibitoren. Die Identifikation der aktivierenden PLCg1-Mutation verdeutlicht eine alternative Aktivierung der KDR/PLCg1-vermittelten Signalkaskade in Angiosarkomen und sollte bei einer KDR-basierenden Therapie berücksichtigt werden.