Analysis of ADAM8 in the tumor microenvironment of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma

Die Expression des membrangebundenen Proteins ADAM8 wird mit verschiedenen Krankheiten wie Atemwegserkrankungen, Leberschäden, Entzündung des Nervengewebes und Krebserkrankungen in Verbindung gebracht. Trotz seiner geringen Expression in bestimmten Zelltypen kann ADAM8 durch spezifische Stimuli auf ein beträchtliches Maß hochreguliert werden. Im Gegensatz zu entzündlichen Prozessen ist ADAM8 bei Krebserkrankungen konstitutiv überexprimiert, wie es für Gehirn-, Brust-, Lungen- und Bauchspeicheldrüsenkrebs beschrieben wurde und korreliert fast ausschließlich mit einem schlechten Überleben. Vor allem konnte beim PDAC nachgewiesen werden, dass ADAM8 für die Migration, Invasion und Metastasierung von Tumorzellen in vitro und in vivo eine wichtige Rolle spielt. Die Behandlung des duktalen Adenokarzinoms des Pankreas wird durch seine hohe Metastasierungsfähigkeit und das Fehlen spezifischer Symptome erschwert, was zu einer späten Erkennung der Tumorerkrankung und einer hohen Sterblichkeit führt. Daher ist es dringend notwendig, sowohl Biomarker für die frühe Erkennung als auch spezifische therapeutische Ziele zu finden. Das erste Ziel dieser Arbeit war der Nachweis von ADAM8 in den Tumorgewebeschnitten der Marburger PDAC-Patientenkohorte. Die DAB-Färbung aller Patienten ergab einen positiven Nachweis von ADAM8 in allen Schnitten, was auf eine wesentliche Rolle von ADAM8 bei der Progression des Tumors und Entwicklung der Erkrankung hindeutet. Dennoch korrelierte die ADAM8-Expression nicht mit dem Überleben der Patienten. Die Expression von ADAM8 wurde auch in tumorassoziierten Makrophagen, NK-Zellen und Neutrophilen nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass ADAM8 an der Rekrutierung von Immunzellen in die Tumormikroumgebung beteiligt ist, und somit die Tumorprogression fördern könnte. Die Quantifizierung und anschließende Analyse der Neutrophilen-Dichte in den postkapillären Venolen innerhalb des Tumors ergab jedoch eine signifikante negative Korrelation der ADAM8-positiven Neutrophilen mit dem Gesamtüberleben, was das Potenzial von ADAM8 für die Diagnose und Prognose von PDAC unterstreicht. Im zweiten Teil dieser Studie wurde ADAM8 mit Hilfe einer „Bead“-gekoppelten FACS-Analyse als aktive Protease in Exosomen aus Seren von PDAC-Patienten nachgewiesen. Ein erhöhter ADAM8-Spiegel in Exosomen korrelierte mit dem Fortschreiten der Erkrankung. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die zwei miRNAs miR-451 und miR-720, von denen berichtet wird, dass sie tumorfördernde Funktionen ausüben, in Exosomen von PDAC-Patienten im Vergleich zu gesunden Personen dysreguliert sind. Die Validierung dieser beiden miRNAs in Exosomen, die von den Pankreaskrebs-Zelllinien Panc89 Kontrolle und Panc89 ADAM8 Knockout sekretiert wurden, zeigte die ADAM8-abhängige Hochregulierung von miR-720 und die Herunterregulierung von miR-451. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse könnte der Nachweis von ADAM8, miR-451 und miR-720 in Exosomen die Diagnosestellung erleichtern, da durch dieses Regulationsprofil die Unterscheidung zwischen verschiedenen Stadien der PDAC-Erkrankung ermöglicht. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde die regulatorische Funktion von ADAM8 in der Mikroumgebung von Tumoren untersucht. Als eine Protease, die an der Invasion und Metastasierung von Tumorzellen beteiligt ist, wird MMP-9 nachweislich von ADAM8 über MAPK/CREB-Signale reguliert. Auf dieser Grundlage wurde die Expression von MMP-9 in Panc89 Kontroll- und ADAM8-Knockout-Zellen validiert. Es zeigte sich jedoch, dass ADAM8 zwar die Aktivität, aber nicht die Expression von MMP-9 reguliert. Eine weitere Analyse anderer regulatorischer Proteine zeigte die ADAM8-abhängige Herabregulierung von LCN2, einem Protein, das die PDAC-Progression fördert und die MMP-9 Aktivität bestimmen kann. Darüber hinaus wurde die beschriebene regulierende Wirkung von ADAM8 auf LCN2 und MMP-9 durch die Co-Kultur von Panc89-Zellen mit THP-1-Makrophagen verstärkt, was die wesentliche Rolle von ADAM8 in der Tumormikroumgebung von PDAC zeigt und damit das Potential als therapeutisches Ziel unterstreicht. Die funktionelle Analyse von Exosomen, die aus Panc89 Kontroll- und ADAM8-Knockout Zellen isoliert wurden, zeigte die ADAM8-abhängige Freisetzung von LCN2 und dass ADAM8 als aktives Enzym in Exosomen sekretiert wird. Das Vorhandensein von ADAM8 in extrazellulären Vesikeln und die Fähigkeit, spezifische regulatorische Funktionen in der Mikroumgebung des Tumors auszuüben, wie zum Beispiel die proteolytische Spaltung von essenziellen Proteinen oder die Regulierung bestimmter tumorfördernder Gene, bietet die Möglichkeit, fortschrittliche Behandlungsstrategien zu entwickelnd und die Früherkennung von PDAC zu verbessern.