Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-4417
Authors: Steinwender, Christoph D.
Title: Untersuchung der physiologischen Rolle des Wilms-Tumorgens 1 (WT1) im Rahmen der Generierung muriner in-vivo-Modelle für die Wilms-Tumorerkrankung
Online publication date: 4-Apr-2013
Language: german
Abstract: Der Wilms-Tumor ist eine embryonale Tumorerkrankung der Niere, als deren Ursprung Nierenvorläuferzellen des metanephrischen Mesenchyms gelten, deren Differenzierung während der frühen Nephrogenese ausbleibt und aus denen nachfolgend durch eine maligne Transformation Wilms-Tumore entstehen. Zwei Gene, die an der Wilms-Tumorgenese beteiligt zu sein scheinen, sind WT1 (Wilms-Tumorgen 1) und CTNNB1 (Catenin, cadherin-associated protein, beta 1). Während WT1 u.a. die Differenzierung des metanephrischen Mesenchyms steuert, begünstigen aktivierende Mutationen von CTNNB1 und eine dadurch bedingte Akkumulation seines Proteins β-Catenin die Tumorgenese vieler Organe. So verwundert es nicht, dass eine alleinige heterozygote Keimbahnmutation von WT1, die einen dominant-negativen Effekt auf funktionsfähiges WT1 ausübt, häufig zur Entstehung von Wilms-Tumoren in Patienten mit Denys-Drash-Syndrom (DDS) führt, sowie in etwa 15 % aller sporadischen Wilms-Tumore WT1 und CTNNB1 mutiert sind.rnDer Mechanismus der Entstehung von Wilms-Tumoren ist weitgehend unbekannt, was u.a. daran liegt, dass homozygote Wt1-Mutationen in der Maus embryonal (~ Tag 13,5 d.p.c.) letal sind. In der vorliegenden Arbeit sollten daher mit Hilfe einer Wt1 k.o.-Effektormaus (WE2) vier murine konditional reversible Wilms-Tumor-Modelle auf Basis des Tet off-Systems hergestellt werden. Dadurch lag in den zu generierenden Tieren Wt1 durch die Integration des WE2-Transgens zwar nur heterozygot mutiert vor, doch durch den endogenen Wt1-Promotor des Transgens sollte es zur zeitlichen und räumlichen Wt1-analogen Expression eines tetrazyklinabhängigen Transaktivators (tTA) kommen, der ohne die Gabe von Doxycyclin Tet-regulierbare Transgene in Wt1-exprimierenden Zellen aktivieren kann, die einen positiven Einfluss auf die Wilms-Tumorgenese haben könnten. So sollte durch das WE2 DDS-Modell ein DDS simuliert werden und es in Tieren der Modelle WE2 TC bCat∆Ex3, WE2 LC bCat∆Ex3 und WE2 Wnt1 zur Akkumulation von β-Catenin in Wt1-exprimierenden Nierenvorläuferzellen kommen, so dass deren Differenzierung ausbleibt und es durch eine maligne Transformation zur Entstehung eines Wilms-Tumors kommt.rnrnMit Hilfe von histologischen Analysen an entsprechenden Responder-Linien konnte zunächst gezeigt werden, dass die embryonale und adulte Expressionsdomäne des WE2-Effektors mit der von endogenen Wt1 übereinstimmt. Gleichzeitig wurden aber auch neue Expressionsorte von Wt1 nachgewiesen. So konnte die Expression des WE2-Effektors z.B. im Endothel der dorsalen Aorta detektiert werden, der als Entstehungsort von hämatopoetischen Stammzellen gilt. Anschließende hier vorgestellte Experimente zeigten, dass Wt1 direkt an diesem Prozess beteiligt ist und belegten eine noch nicht beschriebene Funktion von Wt1 in der frühen Hämatopoese.rnEs war jedoch mit keinem System möglich, eine Wilms-Tumorerkrankung zu simulieren. Während Tiere des WE2 DDS-Modells trotz nachweisbarer Induktion keinen Phänotyp aufwiesen, war wohl in den anderen Modellen eine konstitutive β-Catenin-Aktivierung in der Frühschwangerschaft nicht mit dem embryonalen Überleben vereinbar. Dabei schienen alle tripeltransgenen bzw. doppeltransgenen Embryonen, in denen durch einen frühen Doxycyclinentzug die Entstehung von Wilms-Tumoren möglich gewesen wäre, intrauterin zu sterben. Wurde dagegen Doxycyclin erst in der dritten Lebenswoche entzogen, so entwickelten die Tiere durch eine Wt1-vermittelte β-Catenin-Aktivierung Granulosazelltumore, polyzystische Nieren und Veränderungen der Hoden. Da alle diese organischen Veränderungen während der prä- bis frühen postnatalen Phase induziert wurden, schien die Doxycyclinmenge nicht auszureichen, um eine β-Catenin-Aktivierung zu verhindern. Es hätte also auch zur Entstehung von Wilms-Tumoren kommen können, so dass diese Ergebnisse darauf hinweisen, dass eine β-Catenin-Aktivierung wahrscheinlich nicht der physiologisch entscheidende Schritt bei der Entstehung eines Wilms-Tumors ist.rnrnDie Charakterisierung der WE2-Effektormaus und die Herstellung und Analysen der Systeme geben damit Einblick in die WT1- bzw. WT1/CTNNB1-assoziierte Wilms-Tumorgenese und ermöglichen die weitere Erforschung von Granulosazelltumoren, polyzystsischen Nieren, Veränderungen von Hoden und der Rolle von WT1 in der frühen Hämatopoese.rn
The Wilms´ tumor is an embryonal malignant tumor of the kidney, which is presumed to develop from foci of embryonic precursor kidney cells, whose differentiation fail to appear during the early nephrogenesis. A malignant transformation of these cells causes the development of Wilms´ tumors. Two genes that appear to be involved in the genesis of the Wilms' tumor are WT1 (Wilms tumor gene 1) and CTNNB1 (catenin, cadherin-associated protein, beta 1). While WT1 regulates the differentiation of embryonic kidney cells, mutations of CTNNB1 and a resulting accumulation of its protein β-catenin promote the tumor genesis of many organs. So, it is not surprising that a sole heterozygous germline mutation of WT1, which exerts a dominant negative effect on functional WT1, often leads to the development of Wilms' tumors in patients with Denys-Drash syndrome (DDS), and that about 15 % of sporadic Wilms' tumors carry a mutation of WT1 and CTNNB1.rnThe mechanism of the development of Wilms' tumors is largely unknown, which is due to the fact that homozygous Wt1 mutations are lethal in the mouse embryo (~ 13.5 d.p.c.). To this end, four murine conditional reversible Wilms´ tumor models should be generated in the present work by using a Wt1 k.o. mouse (WE2). These mice are carrying a tetracycline-dependent activator (tTA) in place of the first exon of the endogenous murine Wt1-locus. In the absence of tetracycline, the tTA effector should be active in all cells expressing Wt1 and thereby faithfully activating the expression of tetracycline-responsive transgenes, which may in that case trigger the tumor genesis of a Wilms´ tumor. Thus, the WE2 DDS-model should simulate a DDS and in animals of the models WE2 TC bCatΔEx3, WE2 LC bCatΔEx3 and WE2 Wnt1 the accumulation of β-catenin in the Wt1 expressing kidney precursor cells may cause the failure of their differentiation leading to a malignant transformation and the development of a Wilms´ tumor.rnrnWith the aid of histological analysis on corresponding responder mouse lines, it could be shown that the expression domain of the embryonic and adult WE2-effector corresponds to endogenous Wt1. At the same time, new sites of Wt1 expression were detected. Thus, the expression of the WE2-effector was detected in the endothelium of the dorsal aorta, which is considered as the origin of hematopoietic stem cells. Subsequent experiments showed that Wt1 is directly involved in this process and prove a not yet occupied function of Wt1 in early hematopoiesis.rnHowever, it was not possible to simulate a Wilms' tumor with any system. While animals of the WE2 DDS-model showed no detectable phenotype, constitutive β-catenin activation in early pregnancy was not compatible with embryonic survival. It seemed like tripel transgenic and double transgenic embryos, in which the development of Wilms' tumors would have been possible due to the early deprivation of doxycycline, die in utero. However, if doxycycline was removed in the third week of life, the animals developed granulosa cell tumors, polycystic kidney and testicular changes due to Wt1-mediated β-catenin activation. Since all of these organic changes were induced during the pre- and early postnatal phase, the amount of doxycycline didn´t seem to be sufficient to prevent a β-catenin activation. So, a formation of a Wilms´ tumor would have been possible, so that these results indicate that β-catenin activation is not the physiologically crucial step in the development of a Wilms' tumor.rnrnThe characterization of the WE2-effector mouse strain and the production and analysis of the systems provide insight into the WT1- and WT1/CTNNB1-associated Wilms´ tumor genesis and allow further investigation of granulosa cell tumors, polycystic kidneys, testicular changes and the role of WT1 in early hematopoiesis.rn
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-4417
URN: urn:nbn:de:hebis:77-33940
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 200 S.
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