Tumorstammzellen – ein Mythos?

BioBilanz 2008 :
Sind Tumorstammzellen die Ursache von Krebserkrankungen?
Dr. Christian RA Regenbrecht
Max‐Planck‐Institut für molekulare Genetik
Luckenwalde, 11. Dezember 2008
Tumorstammzellen – ein Mythos?
UFO
Nessi
Bigfoot
Tumorstammzellen – ein Mythos?
UFO
Nessi
Bigfoot
Die Tumorstammzellhypothese
Self‐renewal
Stammzell‐Nische
Self‐renewal
Vorläufer‐Zellen
Differenzierte Zellen
Tumor‐
Stammzelle
Tumor‐
Progression
Klinische Bedeutung von Tumorstammzellen
Therapie tötet
Tumor Bulk Zellen
Tumor
wächst nach
Therapie tötet
Tumorstammzellen
Tumor kann
nicht nachwachsen
Glioblastom (GBM WHO IV)
Präparation von Tumorgewebe für die Zellkultur
Histologie (H&E)
Gefäßproliferate(Links); Nekrose/Apoptose (Mitte); Mitosen (Rechts)
Anreicherung von Tumorstammzellen
Änderungen in der Morphologie
Nicht angereichert–
Normales
RPMI‐medium
hES Zellen mit
Feeder‐Zellen
Angereichert –
ES Zellkultur‐Medium
Magnetische Sortierung: CD133
Antikörper‐Labeling
Magnetische
Separation
Elution der positiven Zellen
Ergebnis der Anreicherung
Negative Population
ES‐Medium
RPMI
Positive Population
ES‐Medium
Angereicherte putative CSCs
RPMI
Anreicherung von CD133+ Zellen
Negative Fraction
RPMI
Positive Fraction
ES‐medium
RPMI
% CD133 Positive Cells
ES‐medium
9 Days Treated
16 Days Treated
Schlüsselgene, die differenziert reguliert sind
Gene Symbol
Gene Function
PDHA1
primary link between glycolysis and the tricarboxylic acid (TCA) cycle Neo1
Neural precursor
ABCA1
Multi‐drug resistancy
RPL30
Associated with adverse outcome in Medulloblastoma.
BMP2
transforming growth factor‐beta (TGFB) superfamily. CK2
Key mediator for HDAC1 and HDAC2 activation under hypoxia in tumor cells
VEGF
Mitogenic, angiogenesis, promoting cell migration, and inhibiting apoptosis.
PAI1
BM‐dependent vascularization; BM‐indep. tumor growth and angiogenesis.
CD99
Correlates with extent of tumor invasion, mitotic activity, Ki‐67 labeling index, CDH1
Correlation with gastric, breast, colorectal, thyroid and ovarian cancer. IAP
Inhibitor of Apoptosis
Expressionsvergleich zu normalen Stammzellen
CD133‐
CD133+
Neue Therapies?
3748
Gene
140
Gene
Neue Marker?
hES
CSC‐Marker in Melanomen
•10 Patienten
•1 Diagnose (malignanes Melanom)
•10 heterogene Marker
Eine Therapie???
Die TGFß‐Signalkaskade
Die TGFß‐Signalkaskade
(= p44/42 MAPK)
P
nSP
SP
nSP
SP
ES‐FGF+SU5402
ES‐FGF
ES+FGF+SU5402
ES+FGF
ES‐FGF+SU5402
ES‐FGF
ES+FGF+SU5402
ES+FGF
Western blot von ERK1/2
pERK1/2
ERK1/2
Mel1
nSP
!
RAS
GTP
RAS
GDP
!
FGF‐R inhibitor
non Side population (bulk)
P
TAB1
TAK1
FAK
P P
p38
p42
ERK1
ERK2
P
MSK1
P
SMAD2
SMAD4
SMAD2
P
P
P
P
P P
P
P90RSK
GRB2
!Available inhibitors
(currently under investigation)
!P
!
!
SOS
P
P
ERK1
ERK2
SHC
PTEN
P
P
MEK1
MEK2
SU5402
nSP
Mel3
P
TAB1
TAK1
P
RAF1
Mel2
INTEGRIN B
melanoma cells (patient derived)
Side population (put. CSCs)
TGFß‐R2
Mel1‐3
SP
Mel1
SP
P
P
MNK1
EST1
C‐MYC
MNK2
EST2
C‐MYC
P
P
ELK1
STAT3
CSC: Berlin
Stammzellen
‐ Eigenschaften
‐ Definition
Modellsysteme
‐ Zelllinien
‐ Patientengewebe
‐ Primäre Zellkulturen
Tumorstammzellen
‐ Eigenschaften
‐ Definition
‐ Kultivierung
‐ Anreicherung
‐ Isolierung
Klinische Daten
‐ Epidemol. Daten
‐ Behandlung
‐ Verlauf
Miltenyi
MPI
Charité
BMSB
ToposNomos
Eurogentec
Signature diagn.
Alacris Pharma
Technologien zur Identifikation von Tumorstammzellen
‐ 2nd generation seqencing
‐ Expressionsanalysen
‐ Proteomics
‐ Epigenomics
‐ Systembiologie
‐ Toponomics
‐ RNAi
‐ (Metabolomics)
bekannte/neue
bekannte/neue
Marker
Marker
KLINIK
bekannte/neue bekannte/neue Zielmoleküle
Zielmoleküle
Charité, MPI-MG
cancerstemcells
Technologien zum Targeting von Tumorstammzellen
‐ Pharmacogenomics
‐ Strukturbiologie
‐ Toponom‐Analysen
‐ Systembiologie
‐ Neue molekulare Marker
‐ Histopathologische Diagnostik
‐ ELISA
‐ FACS
‐ Immunologische Verfahren
‐ Biochemische Verfahren
‐ Molekulargenetische Verfahren
ToposNomos
Alacris
Miltenyi
Amaxa
OrthoBT
Eurogentec
startups
ALACRIS‐Pharmaceuticals:
Von Symptom‐basierter Behandlung zu individualisierten Therapien
So wird Krebs heute behandelt…
Symptome
Therapie
Personalisierte Medizin
Screening
Pharmacogenomics
Präventive Behandlung
Der richtige Wirkstoff
Diagnose
Alternative Keine Therapie
Behandlung
Die 4 Kernprojekte
Anreicherung von CSC
C. Regenbrecht/
Miltenyi
Expressions‐
profiling
R. Schäfer/
Signature Diagn. CSC
Systembiologie
J. Adjaye/
ALACRIS
CSC Nischen
P. Walden/
TopoNomos
Diagnose
Danksagungen
Max‐Planck‐Institut f. molek.Genetik
Dr. J. Adjaye
Prof. H. Lehrach
Yvonne Welte
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Dr. C. Richter‐Ehrenstein
Prof. R. Schäfer
Prof. P. Walden
ALACRIS
Miltenyi Biotec
Dr. A. Bosio
Dr. O. Hart
Dr. C. Vess
Alacris Pharamceuticals
Prof. G. Church
Prof. B. Herrmann
Shahid Imran
Dr. G. Zybarth