The role of inhibitor of apoptosis proteins and XAF1 in the resistance to anti-cancer treatment in brain tumor cells and high-grade gliomas
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Einleitung: Hochgradige Gliome (WHO Grad III und IV) stellen die häufigste und aggressivste
Tumorform unter den Hirntumoren dar. Besonders Glioblastome (Grad IV) sind mit einer äu
ßerst schlechten Prognose assoziiert und sind kaum therapierbar. Daher ist die Erforschung
von prognose oder therapieassoziierten Marker unabdingbar. Inhibitor of apoptosis proteins
(IAPS) sind in der Regulation der Apoptose beteiligt und in Tumoren häufig überexprimiert.
Die wohl wichtigsten IAP Vertreter Survivin und X linked inhibitor of apoptosis protein (XIAP)
sind mitverantwortlich für die maligne Transformation von Zellen, die Tumorprogression und
die Resistenzbildung gegenüber zytostatikainduzierter Apoptose. Die Inhibierung dieser IAPs
kann durch das pro apoptotische Tumorsuppressorprotein XIAP associated factor 1 (XAF1) er
folgen, welches seinerseits häufig in verschiedenen Tumorentitäten herunterreguliert ist.
Methoden: Zur Analyse des zellulären Überlebens wurden Koloniebildungstests und Zellviabi
litätstests in Abhängigkeit von ektopischer Survivin Expression durchgeführt. In diesem hier
etablierten Zellmodell wurden außerdem die Induktion von Apoptose/ Nekrose, Seneszenz,
DNA Schäden und der DNA Reparaturkapazität in Abhängigkeit von der subzellulären Survivin
Lokalisation bestimmt. Die epigenetische Regulation von survivin und XAF1 wurde mittels me
thylierungsspezifischer PCR und high resolution melt Analyse untersucht. Um den Einfluss bei
der epigenetischen Faktoren auf das Überleben von Gliompatienten zu ermitteln, wurden Ka
plan Meier Überlebenszeitanalysen durchgeführt.
Ergebnisse: Zytoplasmatisch lokalisiertes Survivin vermittelte in den hier durchgeführten Ex
perimenten eine Resistenz gegenüber dem alkylierenden Zytostatikum Temozolomid (TMZ).
Nach der Überexpression von Survivin konnte ein stark verbessertes Überleben und eine Re
duktion des Anteils seneszenter Zellen beobachtet werden. Beides konnte auf eine signifikant
reduzierte Zahl an DNA Doppelstrangbrüchen und eine erhöhte DNA Reparaturkapazität zu
rückgeführt werden. Dagegen blieb dieser protektive Effekt in Zellen, in denen Survivin im
Kern lokalisiert war, aus. Zur Evaluation von survivin und XAF1 als potentielle Biomarker in
hochgradigen Gliomen wurde die epigenetische Stilllegung beider Promotorregionen unter
sucht. Während für survivin keine epigenetische Regulation beobachtet werden konnte,
wurde für XAF1 eine eindeutige, inverse Korrelation zwischen der Promotormethylierung und
der XAF1 mRNA und Protein Expression festgestellt. Ein methylierter XAF1 Promotor war po
sitiv mit dem Überleben von Gliompatienten (Grad III) assoziiert und trat in dieser Tumoren
tität strikt in Zusammenhang mit einer Mutation im IDH1 Gen auf, welche ein gut etablierter
Biomarker für hochgradige Glioma darstellt.
Diskussion: In der vorliegenden Arbeit konnte eine neuartige Rolle von Survivin bei der Repa
ratur von TMZ induzierten Doppelstrangbrüchen über die Homologen Rekombination be
schrieben werden. Dies war stark abhängig von der Lokalisation des Proteins. Die Information
über die Expression und Lokalisation von Survivin in Gliomen könnte daher einen vielverspre
chenden molekularen Marker darstellen. Die prognostische Bedeutung der Methylierung des
XAF1 Promotors wurde für Grad III Gliome nachgewiesen und könnte aufgrund seiner strikten
Assoziierung mit Mutationen im IDH1 Gen zur Unterstützung der Prognose und der Vorher
sage des Therapieansprechens herangezogen werden.