Glutaminsynthetase- und Cytochrom P450-Expression in soliden Tumoren des Kindesalters mit CTNNB1 (beta-Catenin)-Mutation

Abstract

Hintergrund: Mutationen im ß-Catenin (CTNNB1)-Gen und damit ein veränderter Wnt-Signalweg sind in unterschiedlichsten Tumorarten zu finden, darunter Hepatoblastome (HB) und Wilms-Tumore (WT). Das GS- und das CYP-Gen sind Zielgene des Wnt/ß-Catenin (CTNNB1)-Signalwegs. Ziel dieser Arbeit war, solide Tumore des Kindesalters auf ß-Catenin (CTNNB1)-Mutationen und auf die Expression der GS und von CYP-Isoformen zu untersuchen.

Material und Methoden: Tumorproben von 85 Patienten mit unterschiedlichen soliden Tumoren des Kindesalters (HB [10], WT [12], Neuroblastome [35], Rhabdomyosarkome [16] und andere Weichteilsarkome [12]) wurden anhand DNA-Sequenzierung auf Mutationen im ß-Catenin (CTNNB1)-Gen untersucht. Mittels Immunhistochemie, Western-Blot und Real Time PCR wurde das Expressionsverhalten der GS und verschiedener CYP-Isoformen beurteilt. Um spezielle histologische Fragestellungen zu klären, kam die Methode der Mikrodissektion zum Einsatz.

Ergebnisse: Von den untersuchten Tumoren wiesen nur HB (8/10) und WT (4/12) Mutationen im ß-Catenin (CTNNB1)-Gen auf. Die GS-Expression war in allen HB mit ß-Catenin (CTNNB1)-Mutation erhöht und in 3 von 4 WT mit ß-Catenin (CTNNB1)-Mutation. Epithelial-fetale HB vom hellzelligen Subtyp (5) zeigten eine erhöhte GS-Expression vor allem am Rand des Tumors in direkter Nachbarschaft zum Stroma. Epithelial-embryonale HB (3) exprimierten die GS homogen. Alle Tumore mit ß-Catenin (CTNNB1)-Mutation zeigten auch eine erhöhte Expression für mindestens eine CYP-Isoform.

Schlussfolgerung: Zwischen Tumoren mit ß-Catenin (CTNNB1)-Mutation und der Expression des GS-Gens war eine positive Korrelation festzustellen. Zudem exprimierten ß-Catenin (CTNNB1)-mutierte Tumore verstärkt verschiedene CYP-Isoformen. Eine klinische Relevanz dieser Ergebnisse könnte sich aus einem veränderten Medikamentenmetabolismus durch vermehrte Aktivität der CYP-Isoformen ergeben. GS-positive Tumore könnten zudem ein Selektionsvorteil durch Unabhängigkeit von externer Glutamin-Zufuhr besitzen.

Background: Glutamine synthetase (GS) is a target of the Wnt/beta-catenin pathway in the liver. A linkage of the glutamine pathway to hepatocarcinogenesis has been demonstrated. Mutation of beta-catenin gene is frequent in different kind of tumors, among these Hepatoblastoma (HB) and Wilms tumor (WT). However, the detailed molecular mechanism is still unknown. The aim of this study was to analyse GS and CYP expression patterns in solid childhood tumors and the relationship to beta-catenin mutation.

Material and Methods: Tumor specimen from 85 patients with different solid childhood tumors (HB, WT, Neuroblastoma, Rhabdomyosarcoma and other soft tissue sarcoma) were analysed for mutations within the beta-catenin gene using DNA sequencing. Immunohistochemistry, Western Blot and Real Time PCR were used to assess expression patterns of GS and CYP enzymes. To answer special histological questions the method of Microdissection was used.

Results: GS expression was enhanced in all Hepatoblastoma with beta-catenin mutation (8/10) and in 3 of 4 Wilms tumor with beta-catenin mutation (4/12). In 5 of the GS-positive Hepatoblastoma enhanced GS expression was concentrated at the border between tumor and stroma. All tumor specimen with beta-catenin mutation presented cytochrom p 450 upregulation.

Conclusion: GS and CYP might play a role in WT and especially in HB as targets of the Wnt/beta-catenin pathway. Analyses including larger numbers and correlation to clinical data might help to further evaluate molecular mechanisms within WT and HB and the clinical/practical relevance.