Generation and Functional Characterization of Stably Transduced, Inducible LASP1 Specific shRNA Expressing RT4 and T24 Bladder Cancer Celllines

LASP1 spielt eine Schlüsselrolle in verschiedenen physiologischen und pathologischen Prozessen, wie etwa in der Entwicklung, Zellstruktur, Zellkommunikation, Tumorgenese und Metastasierung. Die Vielseitigkeit von LASP1 ist hauptsächlich durch seine besondere Proteinstruktur bedingt, die eine Interaktion mit vielen verschiedenen Bindepartnern ermöglicht. Effekte von LASP1 werden aber wahrscheinlich nicht nur durch cytosolische Interaktion mit Bindepartnern vermittelt, sondern auch, in Folge einer Translokation in den Zellkern, durch nukleäre Interaktion, evtl. als transkriptioneller Co-Faktor. Besonders die Rolle von LASP1 in diversen Krebserkrankungen stand in den letzten Jahren im Fokus der Forschung. Sowohl in Karzinomen, als auch in Medulloblastom und Leukämien wächst die Evidenz für eine LASP1-Überexpression, die vor allem durch fehlende microRNA Regulation und Mutationen im p53 Tumorsuppressor bedingt scheint. Die hohe LASP1-Expression konnte in vielen in vitro und in vivo Studien mit vermehrter Proliferation, Migration und/ oder Invasion von Krebszelllinien in direkten Zusammenhang gebracht werden. Dieser Effekt von LASP1 auf Tumoraggressivität ist eine mögliche Erklärung für die mit hoher LASP1-Expression korrelierte schlechtere Prognose in verschiedenen Krebserkrankungen. Das Transitionalzellkarzinom ist die fünfhäufigste Krebserkrankung des Menschen und weist eine hohe Rezidivrate auf. Daher sind regelmäßige Nachsorgeuntersuchungen notwendig. Angesichts bisher fehlender verlässlicher Biomarker für das Transitionalzellkarzinom ist die Zystoskopie weiterhin der Goldstandard in der Nachsorge. Diese wird aber von Patienten als unangenehm empfunden, ist mit einem Infektionsrisiko verbunden, von der Erfahrung des Untersuchers abhängig und kostenintensiv. Tatsächlich ist das Transitionalzellkarzinom eine der teuersten Krebserkrankungen in der Nachsorge, weshalb die Entwicklung alternativer Diagnostikverfahren auch gesundheitsökonomische Relevanz hat. LASP1 wurde als ein vielversprechender Biomarker des Transitionalzellkarzinom-Rezidivs identifiziert, der durch einfache Proteinmengenbestimmung mittels Western Blot im Urinpellet evaluiert werden kann. Zum damaligen Zeitpunkt gab es außerdem bereits erste Hinweise auf eine funktionelle Relevanz von LASP1 im Blasenkarzinom in vitro. Angesichts dieser Erkenntnisse wurden als Ziele dieser Arbeit formuliert, 1) die Generierung von stabil transfizierten, induzierbar LASP1 spezifische shRNA exprimierenden Transitionalzellkarzinomzelllinien, 2) die funktionelle Charakterisierung eines LASP1-Knockdowns in selbigen in vitro, und 3) der Vergleich von Eigenschaften von LASP1 im Transitionalzellkarzinom mit denen in anderen Karzinomen. Für die zwei Transitionalzellkarzinomzelllinien T24 und RT4 konnte eine 4-5-Fache LASP1-Überexpression, verglichen mit normalem Urothel, gezeigt werden. Beide Zelllinien wurden erfolgreich mit einem induzierbar shRNA gegen LASP1 exprimierenden Konstrukt transduziert, sodass ein 50 % LASP1-Knockdown durch Doxycyclin induziert werden kann. Bei der Evaluierung des Effektes des LASP1-Knockdowns auf die Adhäsion, Proliferation und Migration dieser Zelllinien in vitro konnte eine signifikante Reduktion der Migration in beiden Zelllinien nachgewiesen werden. Passend dazu ergab eine GSEA von TCGA Daten zum Blasenkarzinom eine Korrelation von LASP1-Expression mit diversen Gen-Sets, die mit dem Phänotyp Metastasierung annotiert sind. Des Weiteren konnte für T24 und RT4 eine nukleäre LASP1-Lokalisation nachgewiesen werden, die abhängig von der Serin-146 Phosphorylierung war. Bioinformatische Analysen ergaben eine hochsignifikante, negative Korrelation von LASP1-Expression und miR-203 im Blasenkarzinom. Eine Korrelation von LASP1-Expression mit Prognose konnte mittels TCGA Daten für das Blasenkarzinom nicht festgestellt werden. Jedoch lagen lediglich Expressionsdaten auf mRNA Level vor, die meisten LASP1 mit Prognose assoziierenden Studien basieren hingegen auf Immunhistochemie, also der Expression auf Proteinlevel, welche in Blasenkrebszelllinien von der Expression auf mRNA Level abweichen kann. Die generierten Zelllinien wiesen nach lentiviraler Transduktion, Selektion und Sorten im Vergleich zum Wildtyp teilweise veränderte Zelleigenschaften auf, und ein Verlust des Fluoreszenzsignals des der shRNA vorangestellten tRFP wurde beobachtet. Daher müssen die Zellen bei weiterer Verwendung regelmäßig mit Puromycin nachselektioniert werden und die Validität dieser Zellen als Modell für das Transitionalzellkarzinom, besonders im Xenograft Mausmodell, ist kritisch zu hinterfragen. Entsprechend sind die Ergebnisse dieser Arbeit im Einklang mit bisherigen Studien zu LASP1. Damit unterstreicht diese Arbeit einmal mehr die Relevanz von LASP1 in diversen Krebserkrankungen. Weitere Studien zum Wert von LASP1 als prognostischer oder gar diagnostischer Marker erscheinen daher vielversprechend.The LIM and SH3 protein 1 (LASP1) plays key roles as a nucleo-cytoplasmic shuttling protein and a putative transcriptional co-factor in various physiological and pathological processes including development, cell structure, cell signaling, tumorigenesis, and metastasis. Moreover, LASP1 is overexpressed in a broad range of cancers. In several studies, the overexpression of LASP1 has been linked to increased tumor aggressiveness in vitro and in vivo. Furthermore, in various tumor entities, like breast carcinoma and colorectal carcinoma LASP1 expression correlates with worse prognosis. Recently, LASP1 has been evaluated as a marker for the transitional cell carcinoma (TCC), especially for TCC recurrence due to limitations in case of hematuria. TCC is the fourth most common cancer in men, with a high recurrence rate. To date, there is no established bona fide marker for predicting recurrence. Hence, expensive cystoscopy is still the gold standard in followup examinations. Earlier work, however, demonstrated that the LASP1 protein concentration in urinary cell pellets has good predictive values for TCC recurrence. Here, the functional role of LASP1 in TCC was investigated. Thus, the invasive TCC cell line T24 and the non-invasive TCC cell line RT4, which both presented a fourfold higher LASP1 protein expression than normal urothelium, were lentiviral transduced with an inducible shRNA expression system directed against LASP1. With those cell lines the impact of LASP1 knockdown on proliferation, migration, and adhesion was assessed. At a knock down efficiency of around 50%, adhesion and proliferation remained unchanged, but migration was significantly reduced. Moreover, cytoplasmic and nuclear localization of LASP1 was observed in protein extracts from the TCC cell lines. Interestingly, serine 146 phosphorylated LASP1 was primarily located in the nucleus. Furthermore, analysis of microRNA expression data from The Cancer Genome Atlas project indicated a potential regulation of LASP1 expression by mir-203 in TCC. Hence, those findings are consistent with previous reports on LASP1 in other cancer entities and confirm again the important role of LASP1 in cancers. In conclusion, LASP1 is highly overexpressed in TCC and has impact on migration, possibly due to its nuclear localization and intranuclear interactions. Future studies have to identify the nuclear interaction partners and to validate the value of LASP1 as a diagnostic and prognostic biomarker in the TCC