Teilprojekt 22

 

Rolle der Phospholipid-Hydroxyperoxid-Glutathion-Peroxidase (PHGPx) GPx4 in murinen Hepatozyten und der Hepatokarzinogenese



Leitung:

Prof. Florian Greten
Institut für Tumorbiologie und Experimentelle Therapie
Georg-Speyer-Haus, Frankfurt am Main

Fachgebiet:

Biochemie, Tumorbiologie, Inflammation

Zusammenfassung:

Ziel dieses Projekt war die funktionelle in vivo-Analyse der Rolle der Glutathion-Peroxidase4 (GPx4) in Hepatozyten für die Gewebehomöostase, der Entstehung einer Steatose sowie der Entwicklung eines hepatozellulären Karzinoms. Wir konnten zeigen, dass der Verlust der GPx4 in Hepatozyten zur Induktion von Ferroptose führt. In vivo kann dies durch erhöhte Vitamin E-Spiegel im normalen Mausfutter kompensiert werden, so dass Mäuse mit einer hepatozytenspezifischen Deletion von GPx4 keinen spontanen Phänotyp aufweisen. Sobald man die Tiere auf eine Vitamin E-depletierte Diät setzt, entwickeln die Mäuse jedoch bereits nach wenigen Tagen ein fulminantes Leberversagen und versterben in der Folge innerhalb von 4 Wochen. In einem Transposon-basierten Modell für ein HCC (Aktivierung von N-RasG12V und AKT) konnten wir überraschenderweise feststellen, dass GPx4-defiziente Tiere zwar in Tumorläsionen eine gesteigerte Ferroptose aufweisen, dies jedoch zu keinem Überlebensvorteil führt. Interessanterweise konnten wir in GPx4-defizienten Tumoren gleichzeitig eine gesteigerte Infiltration von CD8+-T-Zellen beobachten, eine erhöhte Infiltration von immunsuppressiven myeloiden Zellen, sowie eine erhöhte Expression von PD-L1 in Tumorzellen. Wenn wir GPx4-defiziente Tiere mit einem Checkpoint-Inhibitor (α-PD-1) behandelten, oder die Infiltration von myeloiden Zellen inhibierten (α-HMGB1 oder Rage-Deletion), führte dies zu einem signifikanten Überlebensvorteil im Vergleich zu analog behandelten Wildtyptieren. Eine pharmakologisch induzierte Induktion von Ferroptose durch Withaferin A, in Kombination mit einem α-PD-1 Antikörper sowie einem Cxcr2-Antagonisten führte in >60% der untersuchten Wildtyptiere zu einem Langzeitüberleben in diesem Modell. Die überlebenden Tiere zeigten nach 300 Tagen keine Zeichen eines Tumorwachstums mehr, unbehandelte Tiere waren nach ca. 130 Tagen alle verstorben. Zusammengefasst konnten wir zeigen, dass Tumorzell-Ferroptose in der Leber zu einer Infiltration von CD8+-T-Zellen führt. Auf Grund einer gleichzeitigen Hochregulation von PD-L1 sowie einer verstärkten HMGB-1-abhängigen Rekrutierung von myeloiden Suppressorzellen kommt es jedoch zu einer Inaktivierung der T-Zellen. Eine Kombinationstherapie, welche 1. Ferroptose induziert, 2. die Rekrutierung von myeloiden Zellen inhibiert und 3. einem Checkpoint-Inhibitor beinhaltet, führte zu einem hochsignifikanten Überlebensvorteil in einem aggressiven HCC-Modell. Unsere Daten stellen die geeignete Grundlage für die Durchführung einer klinischen Studie an HCC-Patienten dar, die wir derzeit versuchen zu initiieren.

Links:

(http://www.georg-speyer-haus.de/forschung/forschungsgruppen/greten/forschung.html)
(http://www.georg-speyer-haus.de/de/)