Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6865
Differentielle Immunisierungstechniken als eine Methode um neue Antigene zu entdecken, die mit Tumorprogression und Metastasierung assoziiert sind
Jörg Mengwasser
Zusammenfassung
Das Verstandnis der Prozesse der Tumorprogression und
Metastasierung erfordert die Identifizierung von spezifischen Molekülen, die
uns neues Wissen über diese Prozesse vermitteln ko nnen. Ich habe in der vorliegenden
Doktorarbeit gezeigt, dass die subtraktive Immunisierung eine der Methoden der
Wahl ist und bleibt, um solche spezifischen Moleküle zu entdecken und zu
charakterisieren. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die Veränderungen auf
der Zelloberfläche gelegt, die für die Tumorprogression und Metastasierung von
entscheidender Wichtigkeit sind.
Ein schon identifiziertes Molekül aus einer früheren
subtraktiven Immunisierung wurde von mir weiter charakterisiert, um eine
Vorstellung von der Funktion dieses Antigens im normalen Gewebe, als auch auf
der Tumorzelle zu erhalten. Das M-N#1 Antigen scheint eine wichtige Rolle in
der Progression von Tumoren zu spielen und es hat eine Funktion im
involutierenden Brustgewebe, wobei die weitere Aufklärung dieser Funktion
sicherlich zum Verständnis im Tumor beiträgt.
Bei der von mir durchgeführten subtraktiven
Immunisierung konnte ich spezifische Antikörper isolieren, die Antigene auf der
hochmetastasierenden Zelllinie AT6.1 erkennen. Diese Antigene scheinen
ebenfalls eine Funktion in der Tumorprogression zu spielen, da die Antikörper
in Versuchen das Tumorwachstum deutlich reduzieren konnten. Die Identifizierung
und Charakterisierung dieser Antigene wird uns weitere Hinweise für die
erforderlichen Veränderungen von Tumorzellen auf ihrer Zelloberfläche geben.
Es besteht immer noch ein eklatanter Mangel an
Molekülen, die im Serum nachgewiesen werden können und die Diagnose von Krebs
in frühen Stadien ermöglichen, aber auch den Verlauf einer Therapie überwachen
können. In der von uns entwickelten Serum Immunisierung wurde von mir versucht,
dem Ansatz, solche Moleküle zu identifizieren, gerecht zu werden. Ich konnte
acht Antikörper isolieren, die Moleküle im Serum erkennen, die vom Tumor
sezerniert oder abgespalten werden. Einer dieser Antikörper erschien als
besonders interessant, da das von ihm gebundene Antigen auf vielen humanen
Tumorzelllinien exprimiert wird.
Es gelang mir, die Antigene zu identifizieren, die
sich als Prohibitin und BAP37 herausstellten. Über die Funktionen beider
Proteine ist noch nicht viel bekannt. Als Komplex wird ihnen eine Rolle in der
Mitochondrienmembran als Chaperon zur Stabilisierung mitochondrialer Proteine
zugesprochen. Prohibitin soll im Nukleus mit RB interagieren und somit die
Funktion von E2F modulieren. BAP37 soll unter dem Namen REA (repressor of
estrogen activity) das Binden von Koaktivatoren an den Östrogenrezeptor
kompetetiv inhibieren. Bei der Seneszenz scheinen beide Proteine eine wichtige
Rolle zu haben. Auch sind beide Proteine anscheinend in B-Zellen an den IGM
Rezeptor gebunden, welche Funktion sie dort haben, ist nicht bekannt. Obwohl
beide Proteine im Nukleus und im Zytoplasma vorkommen, bindet mein isolierter
Antikörper in Immunfluoreszenzstudien nur im Zytoplasma, was vielleicht auf
eine veränderte Konformation schließen lässt, die mit einer veränderten
Funktion einhergehen könnte. Ich konnte als erster für diese Proteine eine
Zelloberflächenexpression oder eine Sezernierung/Abspaltung zeigen.
Es konnte von mir gezeigt werden, dass die
subtraktive Immunisierung eine funktionelle Methode darstellt, spezifische
Moleküle zu entdecken, die mit Tumorprogression und Metastasierung assoziiert
sind. Die von uns entwickelte Serum-Immunisierung konnte etabliert werden und
erscheint als sehr nützlich, neue Marker zu identifizieren, die eine frühe
Diagnose und das Überwachen eines Therapieverlaufs ermöglichen könnten.
Differential
immunization as a method to discover new antigens that are associated with
tumour progression and metastasis
Abstract
To
understand the processes of tumour progression and metastasis one has to
identify specific molecules which can impart to us new knowledge of these
processes. In this doctoral thesis I have shown that the subtractive
immunization is and remains one of the major methods for discovering and
characterizing such specific molecules. Special attention is directed here to
the changes on the cell surface, which is highly relevant for tumour
progression and metastasis.
I have
continued characterizing a molecule that has already been identified in a
previous subtractive immunization in order to get an idea of how this antigen
works in normal tissue as well as in tumour cells. The M-N#1 antigen seems to
be very important for the progression of tumours and it plays a role in
involuting breast tissue. The further elucidation of this function will
certainly contribute to the comprehension of tumours.
In the
subtractive immunization I performed, I was able to isolate specific antibodies
which recognize antigens on the highly metastasizing cell line AT6.1. These
antigens also seem to play a role in tumour growth since the antibodies could
clearly reduce tumour growth in experiments. Identifying and characterizing
these antigens will give us further indications of necessary changes of the
cell surface of tumour cells.
There is
still a blatant lack of molecules that can be identified in serum, which make
possible a diagnosis of cancer at an early stage as well as to control the
course of therapy. By the novel approach of serum immunization I tried to
identify such molecules. I could isolate eight antibodies which in the serum
discern molecules secreted or shedded by the tumour. One of these antibodies
seemed to be particularly interesting since the antigen bound by it is
expressed in many human tumour cell lines.
I succeeded
in identifying the antigens which turned out to be Prohibitin and BAP37. We do
not yet know much about the functions of these two proteins. As a whole they
are assigned a role in the mitochondria membrane as a chaperon to stabilize
mitochondrial proteins. Prohibitin is supposed to interact with RB in the
nucleus and thus to modulate the function of E2F. BAP37 under the name of REA
(repressor of estrogen activity) is supposed to competitively inhibit the
ligation of co-activators to the estrogen receptor. Both proteins seem to play
an important role in senescence. Also both proteins are apparently ligated to
the IgM receptor in B-cells. Their function is unknown. Even though both
proteins are found in the nucleus and in the cytoplasm, the antibody I isolated
binds in immunofluorescent studies to prohibitin/BAP37 only in the cytoplasm.
This may indicate a modified conformation possibly associated with a modified
function. I am the first who could show a cell surface expression or a
secretion for these proteins.
I was able
to show that subtractive immunization is a functional method for discovering
specific molecules associated with tumour progression and metastasis. I successfully
developed and established the novel technique of serum immunization. It seems
to be very useful for identifying new tumour markers in the blood which could
make possible early diagnosis and control of the course of therapy.
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