Gefäßbiologie maligner Hirntumore

Das Glioblastoma multiforme (GBM, WHO-Grad IV) ist ein äußerst
aggressiver und stark vaskularisierter Tumor. Trotz multimodaler
Therapiekonzepte mit chirurgischer Resektion, Bestrahlung und
Chemotherapie haben die betroffenen Patienten eine schlechte
Prognose von lediglich 9 bis 15 Monaten Überlebenszeit nach
Diagnosestellung. Innovative Therapiekonzepte sind daher dringend
erforderlich. Im Fokus dieser Arbeit stand das abnorme Gefäßsystem
maligner Hirntumoren. Aufbauend auf einem besseren Verständnis der
Gefäßbiologie dieser Tumoren wurden potenzielle Strategien für
Diagnostik und Therapie entwickelt und evaluiert. Progenitorzellen
aus dem Knochenmark sind in vielfacher Weise an der Neoangiogenese
von Tumorgefäßen beteiligt. Immundefizienten Ratten wurden in
dieser Arbeit primäre humane MSC systemisch appliziert, nachdem den
Tieren zuvor ein humanes Gliom implantiert worden war. Die
Rekrutierung der MSC in den Tumor wurde immunhistochemisch
nachgewiesen. Die endotheliale Differenzierung der MSC konnte mit
gentechnisch modifizierten MSC-Linien bestätigt werden. Diese
Zellen enthielten einen Vektor mit dem Reportergen RFP (red
fluorescent protein), dessen Expression unter der Kontrolle des
endothelspezifischen Tie2-Promotor/Enhancer-Konstruktes steht.
Darauf aufbauend wurde eine MSC-Linie etabliert, bei der statt des
Reportergens RFP das Selbstmordgen HSV-TK unter der Kontrolle des
Tie2-Promoters steht. Die Hypothese hierzu ist, dass nach
systemischer Verabreichung dieser MSC durch Zugabe von Ganciclovir
eine selektive Toxizität auf den Tumor bewirkt wird. Zur genaueren
Charakterisierung der Gefäßstrukturen in Hirntumoren wurde die
Expression Lymphgefäß-assoziierter Moleküle in Gewebe
unterschiedlicher Gliome untersucht. Die lymphangiogenen
Wachstumsfaktoren VEGF-C,-D und ihr Rezeptor VEGFR-3 zeigten im GBM
hohe Expressionswerte. Die Expression von VEGFR-3 unterschied sich
signifikant von der in niedriggradigen Astrozytomen (WHO-Grad II).
Podoplanin war in allen Gewebeproben des GBM sehr hoch exprimiert,
in einigen Zellen zeigte sich eine Co-Lokalisation mit Prox-1. Die
Expression war allerdings nicht gefäßassoziiert, sondern
ausschließlich auf den Tumorzellen zu finden. Eine streng
endotheliale Lokalisation zeigte sich dagegen im anaplastischen
Oligodendrogliom (WHO-Grad III), in dem Podoplanin mit VEGFR-3
co-exprimiert ist. Durchgehend negativ für Podoplanin waren alle
untersuchten Astrozytome (WHO-Grad II). Für weiterführende
Untersuchungen zur Funktion von Podoplanin wurden zwei
GBM-Zelllinien etabliert, die einen
Podoplanin-Überexpressionsvektor stabil exprimieren. Die Ergebnisse
dieser Arbeit unterstreichen die zentrale Bedeutung des
Gefäßsystems für das GBM. Es wurde gezeigt, dass MSC effektiv aus
der Peripherie in den Hirntumor rekrutiert werden und dort aktiv an
der Angiogenese beteiligt sind. MSC eignen sich somit, nach
genetischer Modifikation, als Vehikel für therapeutisch wirksame
Gene, mit denen das neu entstehende Gefäßsystem des GBM gezielt
angegriffen werden kann. Für die entsprechenden in vivo-Versuche
wurde bereits eine gentechnisch modifizierte MSC-Linie entwickelt
und ein Therapieschema entworfen. Obwohl das Gehirn unter normalen
Bedingungen kein Lymphgefäßsystem besitzt, wurden im Gewebe der
malignen Hirntumoren in dieser Arbeit auch Lymphgefäß-assoziierte
Moleküle nachgewiesen. Die Expression des Rezeptor-Liganden-Systems
VEGFR-3/ VEGF-C,-D korreliert dabei mit dem Malignitätsgrad der
Hirntumoren. Das gegensätzliche Expressionsmuster von Podoplanin
könnte ein diagnostisches Kriterium darstellen, um Hirntumore mit
unterschiedlichem Malignitätsgrad histopathologisch voneinander zu
unterscheiden oder es könnte eine potenzielle Zielstruktur für neue
Therapieansätze darstellen. Mit den etablierten GBM-Zelllinien
steht ein Zellmodell zur weiteren Analyse der noch ungeklärten
Funktion des Podoplanins im GBM zur Verfügung.