Untersuchungen zur Funktion des Inhibitor der Apoptose Proteins Survivin in der chromosomalen Stabilität und „DNA Damage Response“ von Tumorzellen

Das nur 16,5 kDa große Survivin ist ein bifunktionales Protein, welches eine bedeutende Rolle in zwei wichtigen zellulären Prozessen spielt, der Apoptose und der Mitose. Aufgrund seiner BIR Domäne wird es zu den Inhibitor der Apoptose Proteine (IAP) gezählt. Diese Gruppe an Proteinen interferiert negativ mit der Aktivierung der Caspasen und wirkt somit einer Induktion der Apoptose entgegen. Neben seiner anti-apoptotischen Funktion besitzt das Survivin zudem eine essentielle Rolle bei der Segregation der Chromosomen und während der Zytokinese. In der Mitose bildet Survivin mit Borealin, INCENP und der mitotische Aurora B Kinase den Chromosomalen Passenger Complex (CPC). Das Survivin besitzt zudem eine grosse medizinische Relevanz und gilt als Tumor-assoziertes Antigen, da es zu den Top vier Transkripten zählt, die in einer Vielzahl unterschiedlicher Tumorentitäten überexprimiert werden, aber nicht in Normalgewebe. Diese Überexpression geht einher mit einer erhöhten Resistenz der Tumore gegenüber Chemo- und Strahlentherapie und macht Survivin zu einem idealen molekularen Ziel einer Krebstherapie mittels RNA Interferenz oder spezifischer pharmakologischer Inhibitoren. In einer Vielzahl an Studien, in denen das Survivin-Protein mittels RNAi, dominant negativer Proteine oder „knock out“ des Survivin Genes (BIRC5) aus geschalten wurde, konnte eine Aktivierung des Tumorsuppressorproteins p53, einem wichtigen Mediator der Zellzyklusregulation, beobachtet werden. Bis heute ist es weitgehend unklar, wie eine Aktivierung von p53 nach einem Survivin Verlust erfolgen kann. Zudem stellte sich die Frage, ob eine therapeutische Intervention, welche die Ausschaltung des Survivin-Proteins zum Ziel hat, neben Tumorzellen auch normales Gewebe schädigen kann. Da Tumorzellen sich von normalen Zellen insbesondere dadurch unterscheiden, dass sie Defekte in p53-Signalwegen bzw. eine inaktivierende p53-Mutation oder Gendeletion besitzen, wurde die Auswirkung einer Survivin-Depletion auf p53-positive Tumorzellen und auf isogene Tumorzellen mit ausgeschalteten p53 untersucht. Zu diesem Zweck wurde p53 mittels RNAi in U87-MG und MCF-7 Zellen ausgeschalten und stabile p53-defiziente Zellen generiert. Insgesamt standen für die Untersuchungen mit HCT116, MCF-7 und U87-MG drei Zelllinien unterschiedlichen Ursprungs sowie ihre isogenetischen, aber p53-defizienten Derivate zur Verfügung. Survivin wurde in diesen Zellen durch einen retroviralen Vektor, der für eine shRNA (small hairpin RNA) gegen Survivin codiert, ausgeschalten. Der Verlust an Survivin führte dabei in Wildtyp- als auch in den p53-defizienten Zellen zu Polyploidie, einer gestörten Zytokinese und multipolaren Spindeln. Zusätzlich konnte eine Induktion an p53/p21waf/cip sowie eine erhöhte, p53- und Caspase 3-unabhängige Apoptose festgestelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression an p21waf/cip in Wildtyp-Zellen sowie seines potentiellen Targets Cyclin D1 mit der Zunahme an Polyploidie nach Survivin RNAi korreliert. Allerdings führt die Expression des Cdk Inhbibitors p21waf/cip nur zu einem transienten Arrest der Zellen, da polyploide, Survivin-depletierte Zellen BrdU inkorporierten und dadurch proliferierten. Zudem wird zum ersten Mal eine ATM/ATR abhängige „DNA Damage Response“ (DDR) in Survivin-depletierten p53-defzienten und Wildtyp Zellen beschrieben, die zu einer Phosphorylierung und Stabilisierung von p53 führt. Sky-Analysen bestätigten numerische als auch schwere chromosomale Aberrationen wie Translokationen und dizentrische Chromosomen in Survivin-depletierten polyploiden Zellen. Die Inhibierung der Aurora B Kinase, einem weiteren Bestandteil des CPC, mittels eines chemischen Inhibitors zeigt analog das Auftreten von DNA Schäden, eine p53/p21waf/cip Aktivierung sowie eine Zunahme an Polyploidie, wie sie für Survivin beschrieben wurde. Diese Erkenntnisse zeigen deutlich auf, dass die DNA Schäden und der p53/p21waf/cip-abhängige G1 Arrest nach dem „knock down“ von Survivin aufgrund einer gestörten Mitose hervorgerufen wurde, während eine IAP-Funktion des Survivins unter den gewählten experimentellen Bedingungen nicht festzustellen war

Mutant IDH1 Differently Affects Redox State and Metabolism in Glial Cells of Normal and Tumor Origin

IDH1R132H (isocitrate dehydrogenase 1) mutations play a key role in the development of low-grade gliomas. IDH1wt converts isocitrate to α-ketoglutarate while reducing nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP+), whereas IDH1R132H uses α-ketoglutarate and NADPH to generate the oncometabolite 2-hydroxyglutarate (2-HG). While the effects of 2-HG have been the subject of intense research, the 2-HG independent effects of IDH1R132H are still ambiguous. The present study demonstrates that IDH1R132H expression but not 2-HG alone leads to significantly decreased tricarboxylic acid (TCA) cycle metabolites, reduced proliferation, and enhanced sensitivity to irradiation in both glioblastoma cells and astrocytes in vitro. Glioblastoma cells, but not astrocytes, showed decreased NADPH and NAD+ levels upon IDH1R132H transduction. However, in astrocytes IDH1R132H led to elevated expression of the NAD-synthesizing enzyme nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT). These effects were not 2-HG mediated. This suggests that IDH1R132H cells utilize NAD+ to restore NADP pools, which only astrocytes could compensate via induction of NAMPT. We found that the expression of NAMPT is lower in patient-derived IDH1-mutant glioma cells and xenografts compared to IDH1-wildtype models. The Cancer Genome Atlas (TCGA) data analysis confirmed lower NAMPT expression in IDH1-mutant versus IDH1-wildtype gliomas. We show that the IDH1 mutation directly affects the energy homeostasis and redox state in a cell-type dependent manner. Targeting the impairments in metabolism and redox state might open up new avenues for treating IDH1-mutant gliomas.publishedVersio

Untersuchungen zur Funktion des Inhibitor der Apoptose Proteins Survivin in der chromosomalen Stabilität und „DNA Damage Response“ von Tumorzellen

Das nur 16,5 kDa große Survivin ist ein bifunktionales Protein, welches eine bedeutende Rolle in zwei wichtigen zellulären Prozessen spielt, der Apoptose und der Mitose. Aufgrund seiner BIR Domäne wird es zu den Inhibitor der Apoptose Proteine (IAP) gezählt. Diese Gruppe an Proteinen interferiert negativ mit der Aktivierung der Caspasen und wirkt somit einer Induktion der Apoptose entgegen. Neben seiner anti-apoptotischen Funktion besitzt das Survivin zudem eine essentielle Rolle bei der Segregation der Chromosomen und während der Zytokinese. In der Mitose bildet Survivin mit Borealin, INCENP und der mitotische Aurora B Kinase den Chromosomalen Passenger Complex (CPC). Das Survivin besitzt zudem eine grosse medizinische Relevanz und gilt als Tumor-assoziertes Antigen, da es zu den Top vier Transkripten zählt, die in einer Vielzahl unterschiedlicher Tumorentitäten überexprimiert werden, aber nicht in Normalgewebe. Diese Überexpression geht einher mit einer erhöhten Resistenz der Tumore gegenüber Chemo- und Strahlentherapie und macht Survivin zu einem idealen molekularen Ziel einer Krebstherapie mittels RNA Interferenz oder spezifischer pharmakologischer Inhibitoren. In einer Vielzahl an Studien, in denen das Survivin-Protein mittels RNAi, dominant negativer Proteine oder „knock out“ des Survivin Genes (BIRC5) aus geschalten wurde, konnte eine Aktivierung des Tumorsuppressorproteins p53, einem wichtigen Mediator der Zellzyklusregulation, beobachtet werden. Bis heute ist es weitgehend unklar, wie eine Aktivierung von p53 nach einem Survivin Verlust erfolgen kann. Zudem stellte sich die Frage, ob eine therapeutische Intervention, welche die Ausschaltung des Survivin-Proteins zum Ziel hat, neben Tumorzellen auch normales Gewebe schädigen kann. Da Tumorzellen sich von normalen Zellen insbesondere dadurch unterscheiden, dass sie Defekte in p53-Signalwegen bzw. eine inaktivierende p53-Mutation oder Gendeletion besitzen, wurde die Auswirkung einer Survivin-Depletion auf p53-positive Tumorzellen und auf isogene Tumorzellen mit ausgeschalteten p53 untersucht. Zu diesem Zweck wurde p53 mittels RNAi in U87-MG und MCF-7 Zellen ausgeschalten und stabile p53-defiziente Zellen generiert. Insgesamt standen für die Untersuchungen mit HCT116, MCF-7 und U87-MG drei Zelllinien unterschiedlichen Ursprungs sowie ihre isogenetischen, aber p53-defizienten Derivate zur Verfügung. Survivin wurde in diesen Zellen durch einen retroviralen Vektor, der für eine shRNA (small hairpin RNA) gegen Survivin codiert, ausgeschalten. Der Verlust an Survivin führte dabei in Wildtyp- als auch in den p53-defizienten Zellen zu Polyploidie, einer gestörten Zytokinese und multipolaren Spindeln. Zusätzlich konnte eine Induktion an p53/p21waf/cip sowie eine erhöhte, p53- und Caspase 3-unabhängige Apoptose festgestelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression an p21waf/cip in Wildtyp-Zellen sowie seines potentiellen Targets Cyclin D1 mit der Zunahme an Polyploidie nach Survivin RNAi korreliert. Allerdings führt die Expression des Cdk Inhbibitors p21waf/cip nur zu einem transienten Arrest der Zellen, da polyploide, Survivin-depletierte Zellen BrdU inkorporierten und dadurch proliferierten. Zudem wird zum ersten Mal eine ATM/ATR abhängige „DNA Damage Response“ (DDR) in Survivin-depletierten p53-defzienten und Wildtyp Zellen beschrieben, die zu einer Phosphorylierung und Stabilisierung von p53 führt. Sky-Analysen bestätigten numerische als auch schwere chromosomale Aberrationen wie Translokationen und dizentrische Chromosomen in Survivin-depletierten polyploiden Zellen. Die Inhibierung der Aurora B Kinase, einem weiteren Bestandteil des CPC, mittels eines chemischen Inhibitors zeigt analog das Auftreten von DNA Schäden, eine p53/p21waf/cip Aktivierung sowie eine Zunahme an Polyploidie, wie sie für Survivin beschrieben wurde. Diese Erkenntnisse zeigen deutlich auf, dass die DNA Schäden und der p53/p21waf/cip-abhängige G1 Arrest nach dem „knock down“ von Survivin aufgrund einer gestörten Mitose hervorgerufen wurde, während eine IAP-Funktion des Survivins unter den gewählten experimentellen Bedingungen nicht festzustellen war

Untersuchungen zur Funktion des Inhibitor der Apoptose Proteins Survivin in der chromosomalen Stabilität und „DNA Damage Response“ von Tumorzellen

Das nur 16,5 kDa große Survivin ist ein bifunktionales Protein, welches eine bedeutende Rolle in zwei wichtigen zellulären Prozessen spielt, der Apoptose und der Mitose. Aufgrund seiner BIR Domäne wird es zu den Inhibitor der Apoptose Proteine (IAP) gezählt. Diese Gruppe an Proteinen interferiert negativ mit der Aktivierung der Caspasen und wirkt somit einer Induktion der Apoptose entgegen. Neben seiner anti-apoptotischen Funktion besitzt das Survivin zudem eine essentielle Rolle bei der Segregation der Chromosomen und während der Zytokinese. In der Mitose bildet Survivin mit Borealin, INCENP und der mitotische Aurora B Kinase den Chromosomalen Passenger Complex (CPC). Das Survivin besitzt zudem eine grosse medizinische Relevanz und gilt als Tumor-assoziertes Antigen, da es zu den Top vier Transkripten zählt, die in einer Vielzahl unterschiedlicher Tumorentitäten überexprimiert werden, aber nicht in Normalgewebe. Diese Überexpression geht einher mit einer erhöhten Resistenz der Tumore gegenüber Chemo- und Strahlentherapie und macht Survivin zu einem idealen molekularen Ziel einer Krebstherapie mittels RNA Interferenz oder spezifischer pharmakologischer Inhibitoren. In einer Vielzahl an Studien, in denen das Survivin-Protein mittels RNAi, dominant negativer Proteine oder „knock out“ des Survivin Genes (BIRC5) aus geschalten wurde, konnte eine Aktivierung des Tumorsuppressorproteins p53, einem wichtigen Mediator der Zellzyklusregulation, beobachtet werden. Bis heute ist es weitgehend unklar, wie eine Aktivierung von p53 nach einem Survivin Verlust erfolgen kann. Zudem stellte sich die Frage, ob eine therapeutische Intervention, welche die Ausschaltung des Survivin-Proteins zum Ziel hat, neben Tumorzellen auch normales Gewebe schädigen kann. Da Tumorzellen sich von normalen Zellen insbesondere dadurch unterscheiden, dass sie Defekte in p53-Signalwegen bzw. eine inaktivierende p53-Mutation oder Gendeletion besitzen, wurde die Auswirkung einer Survivin-Depletion auf p53-positive Tumorzellen und auf isogene Tumorzellen mit ausgeschalteten p53 untersucht. Zu diesem Zweck wurde p53 mittels RNAi in U87-MG und MCF-7 Zellen ausgeschalten und stabile p53-defiziente Zellen generiert. Insgesamt standen für die Untersuchungen mit HCT116, MCF-7 und U87-MG drei Zelllinien unterschiedlichen Ursprungs sowie ihre isogenetischen, aber p53-defizienten Derivate zur Verfügung. Survivin wurde in diesen Zellen durch einen retroviralen Vektor, der für eine shRNA (small hairpin RNA) gegen Survivin codiert, ausgeschalten. Der Verlust an Survivin führte dabei in Wildtyp- als auch in den p53-defizienten Zellen zu Polyploidie, einer gestörten Zytokinese und multipolaren Spindeln. Zusätzlich konnte eine Induktion an p53/p21waf/cip sowie eine erhöhte, p53- und Caspase 3-unabhängige Apoptose festgestelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression an p21waf/cip in Wildtyp-Zellen sowie seines potentiellen Targets Cyclin D1 mit der Zunahme an Polyploidie nach Survivin RNAi korreliert. Allerdings führt die Expression des Cdk Inhbibitors p21waf/cip nur zu einem transienten Arrest der Zellen, da polyploide, Survivin-depletierte Zellen BrdU inkorporierten und dadurch proliferierten. Zudem wird zum ersten Mal eine ATM/ATR abhängige „DNA Damage Response“ (DDR) in Survivin-depletierten p53-defzienten und Wildtyp Zellen beschrieben, die zu einer Phosphorylierung und Stabilisierung von p53 führt. Sky-Analysen bestätigten numerische als auch schwere chromosomale Aberrationen wie Translokationen und dizentrische Chromosomen in Survivin-depletierten polyploiden Zellen. Die Inhibierung der Aurora B Kinase, einem weiteren Bestandteil des CPC, mittels eines chemischen Inhibitors zeigt analog das Auftreten von DNA Schäden, eine p53/p21waf/cip Aktivierung sowie eine Zunahme an Polyploidie, wie sie für Survivin beschrieben wurde. Diese Erkenntnisse zeigen deutlich auf, dass die DNA Schäden und der p53/p21waf/cip-abhängige G1 Arrest nach dem „knock down“ von Survivin aufgrund einer gestörten Mitose hervorgerufen wurde, während eine IAP-Funktion des Survivins unter den gewählten experimentellen Bedingungen nicht festzustellen war

Chromosomal instability induced by increased BIRC5/Survivin levels affects tumorigenicity of glioma cells

Abstract Background Survivin, belonging to the inhibitor of apoptosis (IAP) gene family, is abundantly expressed in tumors. It has been hypothesized that Survivin facilitates carcinogenesis by inhibition of apoptosis resulting in improved survival of tumorigenic progeny. Additionally, Survivin plays an essential role during mitosis. Together with its molecular partners Aurora B, Borealin and inner centromere protein it secures bipolar chromosome segregation. However, whether increased Survivin levels contribute to progression of tumors by inducing chromosomal instability remains unclear. Methods We overexpressed Survivin in U251-MG, SVGp12, U87-MG, HCT116 and p53-deficient U87-MGshp53 and HCT116p53−/− cells. The resulting phenotype was investigated by FACS-assisted cell cycle analysis, Western Blot analysis, confocal laser scan microscopy, proliferation assays, spectral karyotyping and in a U251-MG xenograft model using immune-deficient mice. Results Overexpression of Survivin affected cells with knockdown of p53, cells harboring mutant p53 and SV40 large T antigen, respectively, resulting in the increase of cell fractions harboring 4n and >4n DNA contents. Increased γH2AX levels, indicative of DNA damage were monitored in all Survivin-transduced cell lines, but only in p53 wild type cells this was accompanied by an attenuated S-phase entry and activation of p21waf/cip. Overexpression of Survivin caused a DNA damage response characterized by increased appearance pDNA-PKcs foci in cell nuclei and elevated levels of pATM S1981 and pCHK2 T68. Additionally, evolving structural chromosomal aberrations in U251-MG cells transduced with Survivin indicated a DNA-repair by non-homologous end joining recombination. Subcutaneous transplantation of U251-MG cells overexpressing Survivin and mycN instead of mycN oncogene alone generated tumors with shortened latency and decreased apoptosis. Subsequent SKY-analysis of Survivin/mycN-tumors revealed an increase in structural chromosomal aberrations in cells when compared to mycN-tumors. Conclusions Our data suggest that increased Survivin levels promote adaptive evolution of tumors through combining induction of genetic heterogeneity with inhibition of apoptosis

The Dox-pDC - A murine conditionally immortalized plasmacytoid dendritic cell line with native immune profile

Plasmacytoid dendritic cells (pDC) constitute a very rare blood cell population and play a significant role in immune response and immune-mediated disorders. Investigations on primary pDCs are hindered not only due to their rarity but also because they represent a heterogeneous cell population which is difficult to culture ex vivo. We generated a conditionally immortalized pDC line (Dox-pDC) from mice with Doxycycline-inducible SV40 Large T Antigen with a comparable immune profile to primary pDCs. The Dox-pDC secrete pro- and anti-inflammatory cytokines upon Toll-like receptor 9 stimulation and upregulate their MHCI, MHCII and costimulatory molecules. Further, the Dox-pDC activate and polarize naïve T cells in vivo and in vitro in response to the model antigen Ovalbumin. Due to their long-term culture stability and their robust proliferation Dox-pDC represent a reliable alternative to primary mouse pDC

An orthotopic xenograft model for high-risk non-muscle invasive bladder cancer in mice: influence of mouse strain, tumor cell count, dwell time and bladder pretreatment

Background Novel theranostic options for high-risk non-muscle invasive bladder cancer are urgently needed. This requires a thorough evaluation of experimental approaches in animal models best possibly reflecting human disease before entering clinical studies. Although several bladder cancer xenograft models were used in the literature, the establishment of an orthotopic bladder cancer model in mice remains challenging. Methods Luciferase-transduced UM-UC-3LUCK1 bladder cancer cells were instilled transurethrally via 24G permanent venous catheters into athymic NMRI and BALB/c nude mice as well as into SCID-beige mice. Besides the mouse strain, the pretreatment of the bladder wall (trypsin or poly-L-lysine), tumor cell count (0.5 × 106–5.0 × 106) and tumor cell dwell time in the murine bladder (30 min – 2 h) were varied. Tumors were morphologically and functionally visualized using bioluminescence imaging (BLI), magnetic resonance imaging (MRI), and positron emission tomography (PET). Results Immunodeficiency of the mouse strains was the most important factor influencing cancer cell engraftment, whereas modifying cell count and instillation time allowed fine-tuning of the BLI signal start and duration – both representing the possible treatment period for the evaluation of new therapeutics. Best orthotopic tumor growth was achieved by transurethral instillation of 1.0 × 106 UM-UC-3LUCK1 bladder cancer cells into SCID-beige mice for 2 h after bladder pretreatment with poly-L-lysine. A pilot PET experiment using 68Ga-cetuximab as transurethrally administered radiotracer revealed functional expression of epidermal growth factor receptor as representative molecular characteristic of engrafted cancer cells in the bladder. Conclusions With the optimized protocol in SCID-beige mice an applicable and reliable model of high-risk non-muscle invasive bladder cancer for the development of novel theranostic approaches was established

Le Peuple : organe quotidien du syndicalisme

18 janvier 19381938/01/18 (A18,N6206)-1938/01/18