Die funktionelle Bedeutung von Desmocollin 2 für die Entstehung von Gehirnmetastasen beim Mammakarzinom

Abstract

Das Mammakarzinom ist die häufigste Krebserkrankung der Frau weltweit und stellt noch immer die führende Krebstodesursache der Frau dar, wobei die meisten brustkrebsbedingten Todesfälle im metastasierten Stadium auftreten. Insbesondere zerebrale Metastasen, die vor allem bei den beiden aggressivsten Subtypen, dem Triple-negativen und HER2-Mammakarzinom, auftreten, sind mit einer sehr schlechten Prognose assoziiert. In der komplexen Metastasierungskaskade sind die Ablösung der Tumorzellen aus dem Zellverband und die Invasion in das umgebende Gewebe entscheidend für deren Ausbreitung. Die in den Gefäßen zirkulierenden Tumorzellen, die Circulating Tumor Cells (CTC), kommen als singuläre CTCs sowie in Form von Zellaggregaten, den sogenannten CTC Clustern, vor, wobei letztere mit einem sehr viel höheren Metastasierungsrisiko einhergehen. Die Dysregulation von Adhäsionsproteinen ist dabei ein wesentlicher Schritt in der Tumorgenese und Metastasierung. Besonders den desmosomalen Proteinen, welche die Desmosomen, eine Form des Zell-Zell-Kontaktes bilden, wurden in den letzten Jahren eine bedeutende Rolle in verschiedenen Tumorentitäten zugeschrieben. Zuvor in unserem Labor durchgeführte Analysen hatten eine signifikant höhere Expression des desmosomalen Proteins Desmocollin-2 (DSC2) in HER2-positivem und Triple-negativem Brustkrebs sowie einen signifikanten Zusammenhang zwischen einer erhöhten DSC2-Expression und dem Auftreten von Hirn- und Lungenmetastasen einerseits und einem reduzierten krankheitsfreien und Gesamt- Überleben andererseits nachgewiesen. Das Ziel dieser experimentellen Arbeit war, die Bedeutung des DSC2 im Mammakarzinom in in vitro-Experimenten mit zwei Triple-negativen Zelllinien genauer zu untersuchen. In vitro führte eine Hochregulierung von DSC2 in der 3D-Zellkultur zu einer deutlich verstärkten Zellaggregationsfähigkeit und dadurch zu kompakteren und resistenteren Sphäroiden, ein DSC2-Knockdown dagegen über eine verminderte Zellaggregation zu lockereren und leicht dissoziierbaren Sphäroiden. Die kompakten dreidimensionalen Aggregate der DSC2-Überexpression zeigten eine erhöhte Resistenz gegenüber Chemotherapeutika, während bei den 3D-Konstrukten des DSC2-Knockdowns ein gegenteiliger Effekt sichtbar war. Interessanterweise war in den Experimenten der 2D-Zellkultur kein Effekt von DSC2 auf die Chemosensitivität zu beobachten, was umgekehrt verdeutlicht, dass die dreidimensionale Zellaggregation einen Mechanismus zur Reduktion der Diffusion und somit der Effektivität von Medikamenten darstellt. Zusätzlich hatte eine erhöhte DSC2- Expression keine Auswirkungen auf die Morphologie und Proliferation in der 2D- Zellkultur, war aber assoziiert mit einer verminderten Migrations- und Invasionsfähigkeit. Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass eine erhöhte DSC2- Expression in 3D-Zellkulturen beim Triple-negativen Mammakarzinom über eine verstärkte Zellaggregationsfähigkeit zu robusteren Zellclustern mit erhöhter Chemoresistenz führt und damit zu einer vermehrten Bildung und einem verstärkten Überleben von CTC Clustern mit höherem metastatischen Potential. Dies belegt den tumorfördernden Einfluss des DSC2 im Triple-negativen Mammakarzinom.