Teilprojekt 22

 

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



Leitung:

Prof. Florian Greten
Institut f├╝r 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 f├╝r die Gewebehom├Âostase, der Entstehung einer Steatose sowie der Entwicklung eines hepatozellul├Ąren Karzinoms. Wir konnten zeigen, dass der Verlust der GPx4 in Hepatozyten zur Induktion von Ferroptose f├╝hrt. In vivo kann dies durch erh├Âhte Vitamin E-Spiegel im normalen Mausfutter kompensiert werden, so dass M├Ąuse mit einer hepatozytenspezifischen Deletion von GPx4 keinen spontanen Ph├Ąnotyp aufweisen. Sobald man die Tiere auf eine Vitamin E-depletierte Di├Ąt setzt, entwickeln die M├Ąuse jedoch bereits nach wenigen Tagen ein fulminantes Leberversagen und versterben in der Folge innerhalb von 4 Wochen. In einem Transposon-basierten Modell f├╝r ein HCC (Aktivierung von N-RasG12V und AKT) konnten wir ├╝berraschenderweise feststellen, dass GPx4-defiziente Tiere zwar in Tumorl├Ąsionen eine gesteigerte Ferroptose aufweisen, dies jedoch zu keinem ├ťberlebensvorteil f├╝hrt. Interessanterweise konnten wir in GPx4-defizienten Tumoren gleichzeitig eine gesteigerte Infiltration von CD8+-T-Zellen beobachten, eine erh├Âhte Infiltration von immunsuppressiven myeloiden Zellen, sowie eine erh├Âhte Expression von PD-L1 in Tumorzellen. Wenn wir GPx4-defiziente Tiere mit einem Checkpoint-Inhibitor (╬▒-PD-1) behandelten, oder die Infiltration von myeloiden Zellen inhibierten (╬▒-HMGB1 oder Rage-Deletion), f├╝hrte dies zu einem signifikanten ├ťberlebensvorteil im Vergleich zu analog behandelten Wildtyptieren. Eine pharmakologisch induzierte Induktion von Ferroptose durch Withaferin A, in Kombination mit einem ╬▒-PD-1 Antik├Ârper sowie einem Cxcr2-Antagonisten f├╝hrte in >60% der untersuchten Wildtyptiere zu einem Langzeit├╝berleben in diesem Modell. Die ├╝berlebenden 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 f├╝hrt. Auf Grund einer gleichzeitigen Hochregulation von PD-L1 sowie einer verst├Ąrkten HMGB-1-abh├Ąngigen 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, f├╝hrte zu einem hochsignifikanten ├ťberlebensvorteil in einem aggressiven HCC-Modell. Unsere Daten stellen die geeignete Grundlage f├╝r die Durchf├╝hrung 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/)