Characterization of the human kinome in renal cell carcinoma

Das Nierenzellkarzinom (RCC) repräsentiert 2-3% aller bösartigen Tumore. Handelt es sich um eine lokale Erkrankung, so wird der Tumor mittels Nephrektomie (Entfernung der erkrankten Niere) entfernt. Bildeten sich hingegen bereits Metastasen, wird zusätzlich eine systemische Behandlung angewandt. Dabei führten die Ineffizienz der Chemotherapie und das Wissen um veränderte Signalwege zu einem therapeutischen Wandel. Zielgerichtete medikamentöse Therapien, u.a. mit den niedermolekularen Kinaseinhibitoren Sorafenib und Sunitinib, blockieren gezielt Proteinkinasen (PKs) als Signalmoleküle des VHL- bzw. mTOR-Signalweges und reduzieren somit das Wachstum des Tumors. Um einen tieferen Einblick in die Tumorbiologie zu erhalten, wurde eine proteomische Charakterisierung fehlregulierter PKs und deren Phosphorylierungen durchgeführt. Der verwendete Arbeitsablauf gliederte sich in fünf Bereiche: (I) die Probenaufbereitung von sechs Tumoren unterschiedlicher Klassifizierung, (II) die effiziente Anreicherung von Kinasen mittels immobilisierter ATP-kompetitiver Inhibitoren, (III) die Isolierung der phosphorylierten Peptide, um Hinweise auf mögliche funktionsrelevante Modifikationen zu erhalten, (IV) die relative Quantifizierung mittels iTRAQ und (V) die statistische Auswertung. Dieser Ansatz ermöglichte die bislang umfangreichste systematische Kinom-Analyse von Kinasen und deren Phosphorylierungen aus ex vivo RCC-Tumorgewebe und gesundem korrespondierendem Nierenparenchym. Neben bereits bekannten Krebs- und sogar RCC-relevanten Veränderungen konnten neue, möglicherweise therapeutisch relevante, Kandidaten identifiziert werden. Die Arbeit bildet daher den Grundstein für weitere Untersuchungen und trägt dazu bei, dass Verständnis der molekularen Veränderungen des RCC, seiner Entwicklung und der beteiligten Signalwege zu verbessern.Renal cell carcinoma (RCC) accounts for 2-3% of all malignant diseases in adults. Nephrectomy, the surgical removal of the kidney, represents the most common and effective treatment of localized tumors. Unfortunately, more than 50% are discovered incidentally and often already in the metastatic stage. In recent years, the therapeutical focus was extended to small molecule kinase inhibitors, based on increasing knowledge of RCC- and cancer- associated signaling pathways. Clinical-relevant inhibitors efficiently inhibit the kinase activity by preventing ATP- and/or substrate binding. The kinase-inhibitors, such as Sorafenib and Sunitinib, efficiently target the VHL- and mTOR-signaling pathway. In order to extend the knowledge about kinases and the cellular pathways deregulated in RCC, a systematic study was performed to characterize the signal network at the protein & drug target level. The used workflow was divided into five parts: (I) preparation of the tissue-samples, (II) enrichment of kinases by immobilized ATP-competitive inhibitors, (III) isolation of phosphorylated peptides, possibly indicating functional relevant modifications, (IV) relative quantification based on iTRAQ and (IV) the statistical evaluation. This approach enabled the as yet most extensive systematic kinome analysis based on chemical and quantitative proteomics that targets kinases and their phosphorylations in ex-vivo RCC tissues and their healthy counterparts. The regulated kinase subset comprises both proof-of-concept kinases that were already linked to RCC and importantly also novel candidates as well as kinases of other cancer-relevant processes. This study therefore hints at prospective therapeutic approaches, by complementing our knowledge and understanding of RCC, i.e. its development and specific signal networks