Afdelingsleder
Eugene Lukanidin, Professor, D.Sc.
Afdeling for molekylær kræftbiologi blev oprettet ved Kræftens Bekæmpelse i 1992. Afdelingens forskning er fokuseret på at klarlægge mekanismerne for tumor udvikling, specifikt på isoleringen og karakteriseringen af gener som er involveret i tumor udvikling, og på karakteriseringen af molekylære mekanismer for metastatisk spredning af kræftceller, hvilket er hovedårsagen til kræftsygdommens dødelighed. Laboratoriet var det første til at demonstrere involveringen af det Ca2+-bindende protein Mts1/S100A4 i metastase (1).
I de senere år er der sket store fremskridt i vores forståelse af de molekylære mekanismer som ligger bag Mts1 genets rolle i metastase-processen. Udover det tidligere identificerede non-muscle myosin (2,3) er to nye intracellulære mål for Mts1 blevet identificeret: (i) Mts1 binder til tumor suppressor proteinet p53 og påvirker phosphoryleringen, bindingen til DNA og den transaktiverende funktion af p53 (4); (ii) Liprin b1, et cytosolisk protein der tilhører liprin familien af proteiner der interagerer med transmembrane LAR tyrosin phosphataser. Det er fortsat uafklaret præcis hvilken biologisk rolle liprin b1 spiller (5).
Indenfor de seneste tre år har forskningsindsatsen i vores laboratorie primært været rettet mod at forstå de molekylære mekanismer som ligger til grund for det ekstracellulære S100A4 proteins indflydelse på tumor udvikling og på interaktionen mellem tumor og stroma. Vi har påvist en gensidig interaktion mellem tumor og stroma celler. Tumor celler stimulerede S100A4 sekretion fra fibroblaster dyrket i kultur. Ekstracellulært S100A4 påvirkede cytoskelettet og celleadhesion, og påvirkede funktionen af tumor suppressor proteinet p53. Vi har for første gang vist at ekstracellulært tilsat S100A4 protein kraftigt stimulerer tumorcellers proteolytiske aktivitet, sandsynligvis ved matrix metalloproteinase (MMP) aktivering, og giver tumorceller en metastatisk fænotype (6). Vi har tidligere påvist en angiogenetisk effekt af S100A4 (7). Vores seneste studier har vist at behandling af endothelceller fra mus med rekombinant S100A4 stimulerer frigivelse af collagenase 3 (MMP-13) og accelererer endothelcellernes invasive vækst (8). Denne observation forbinder S100A4 med aktivering af ekstracellulær matrix (ECM) nedbrydende enzymer fra endothelcellerne hvilket stimulerer en remodellering af ECM der kunne lette tumor angiogenese og metastase.
Vi har skabt en musestamme hvori S100A4 genet er inaktiveret. Musene var levedygtige og udviste ikke udviklingsmæssige defekter postnatalt, men 10% af de 10-14 måneder gamle S100A4-deficiente mus udviklede tumorer (9). Vi har tidligere vist at S100A4 interagerer med p53 tumor suppressor proteinet og påvirker p53-reguleret genekspression (4). Data fra S100A4-/- mus indikerer at blokering af denne interaktion kan påvirke aktiviteten af p53 og nedregulere dets tumorhæmmende funktion.
Signifikansen af S100A4 som en prognostisk markør for flere cancertyper er for nyligt blevet påvist (10). Indenfor rammerne af Dansk Center for Translationel Brystkræftforskning (DCTB) har vi analyseret prøver fra brystkræftpatienter. Vi har i samarbejde med J. Celis demonstreret at S100A4 i overvejende grad udtrykkes i tumor stroma og kan detekteres i tumor interstitiel væske fra brystkræftpatienter (11). Disse data identificerer S100A4 som en prognostisk markør og indikerer at S100A4 kan være et mål for nye behandlingsformer.
Vi har klonet og karakteriseret Sema3E genet, et nyt medlem af Semaphorin familien. Ekspression af Sema3E er korreleret med kræftcellers metastatiske potentiale. Dette var den første indikation af at semaphoriner kan fremme tumor udvikling (12). Vores mål er nu at forstå de molekylære mekanismer som ligger til grund for den metastase-inducerende effekt af Sema3E genet. Vi vil fokusere vores studier mod en kort form af Sema3E som vi for nyligt har opdaget som den væsentligste pro-metastatiske komponent af proteinet. Data fra disse studier vil gøre Sema3E til en passende kandidat til anti-metastase terapi.
Referencer
1. Lukanidin,E. and Georgiev,G. (1996) Metastasis-related mts1 gene.in Current Topics in Microbiology and Immunology (Eds. Gunter, U. and Birchmeier, W.) Springer-Verlag, Heidelberg 213/II p.171-195.
2. Kriajevska, M., S. Tarabykina, I. Bronstein, N. Maitland, M. Lomonosov, K. Hansen, G. Georgiev, and G. Lukanidin. 1998. Metastasis-associated Mts1(S100A4) protein modulates protein kinase phosphorylation of the heavy chain of nonmuscle myosin. J. Biol. Chem. 273: 9852-9856.
3. Kriajevska M, Bronstein IB, Scott DJ, Tarabykina S, Fischer-Larsen M, Issinger O, Lukanidin E. Metastasis-associated protein Mts1 (S100A4) inhibits CK2-mediated phosphorylation and self-assembly of the heavy chain of nonmuscle myosin.Biochim Biophys Acta 2000 Dec 20;1498(2-3):252-63
4. Grigorian M, Andresen S, Tulchinsky E, Kriajevska M, Carlberg C, Kruse C, Cohn M, Ambartsumian N, Christensen A, Selivanova G, Lukanidin E. 2001. Tumor suppressor p53 protein is a new target for the metastasis-associated Mts1/S100A4 protein: functional consequences of their interaction. J Biol Chem 2001 Jun 22;276(25):22699-708
5. Kriajevska M, Fischer-Larsen M, Moertz E, Vorm O, Tulchinsky E, Grigorian M, Ambartsumian N, Lukanidin E. Liprin beta 1, a member of the family of LAR transmembrane tyrosine phosphatase-interacting proteins, is a new target for the metastasis-associated protein S100A4 (Mts1). J Biol Chem 2002 Feb 15;277(7):5229-35
6. Schmidt-Hansen B, Klingelhofer J, Grum-Schwensen B, Christensen A, AndresenS, Kruse C, Hansen T, Ambartsumian N, Lukanidin E, Grigorian M. 2004. Functional significance of metastasis-inducing S100A4(Mts1) in tumor-stroma interplay. J Biol Chem. 279(23):24498-504.
7. Ambartsumian, N., J. Klingelhofer, M. Grigorian, C. Christensen, M. Kriajevska, E. Tulchinsky, G. Georgiev, V. Berezin, E. Bock, J. Rygaard, R. Cao, Y. Cao, and E. Lukanidin. 2001. The metastasis-associated S100A4 protein could act as an angiogenic factor. Oncogene 20:4685-4695.
8. Schmidt-Hansen B, Ornas D, Grigorian M, Klingelhofer J, Tulchinsky E, Lukanidin E, Ambartsumian N. 2004. Extracellular S100A4(mts1) stimulates invasive growth of mouse endothelial cells and modulates MMP-13 matrix metalloproteinase activity. Oncogene. 23(32):5487-95.
9. EL Naaman C, Grum-Schwensen B, Mansouri A, Grigorian M, Santoni-Rugiu E, Hansen T, Kriajevska M, Schafer BW, Heizmann CW, Lukanidin E, Ambartsumian N. 2004. Cancer predisposition in mice deficient for the metastasis-associated Mts1(S100A4) gene. Oncogene. ;23(20):3670-80.
10. Mazzucchelli, L. 2002. Protein S100A4: Too Long Overlooked by Pathologists? Am. J. Pathol. 160:7-13.
11. Celis JE, Gromov P, Cabezon T, Moreira JM, Ambartsumian N, Sandelin K, Rank F, Gromova I. 2004. Proteomic characterization of the interstitial fluid perfusing the breast tumor microenvironment: a novel resource for biomarker and therapeutic targetdiscovery. Mol Cell Proteomics. 3(4):327-44.
12. Christensen C., Klingelhofer J., Tarabykina S., Hulgaard E., Kramerov D., Lukanidin E. Trascription of a novel mouse Semaphorin gene, M-semaH, correlates with the metastatic ability of mouse tumor cell lines. Cancer Research 1998, 58: 1238-1244