Das Onkogen Goosecoid wird durch E2F1 transkriptionell reguliert und korreliert mit dem Krankheitsverlauf beim Prostatakarzinom

Einleitung

Das Prostatakarzinom (PCa) ist eine der führenden Ursachen krebsbedingter Mortalität bei Männern weltweit. Trotz Fortschritte im Verständnis seiner molekularen Grundlagen bleibt die rasche Progression bei einem Teil der Patienten unzureichend verstanden. Aktuelle Forschungsergebnisse heben genetische Alterationen in Onkogenen und Tumorsuppressorgenen, wie PTEN-Verlust und Hyperaktivierung des PI3K/AKT-Signalwegs, als treibende Faktoren hervor. Dennoch bestehen Lücken bei der Identifizierung prognostischer Biomarker für aggressive PCa-Verläufe. Goosecoid (GSC), ein Transkriptionsfaktor mit Rolle in der Embryonalentwicklung und Krebsmetastasierung, wurde bereits bei Ovarial-, Leber- und Brustkrebs beschrieben, seine Bedeutung beim PCa bleibt jedoch untererforscht. Diese Studie untersucht umfassend die prognostische Relevanz, molekulare Regulation und therapeutische Implikationen von GSC beim PCa.

Methoden

Bioinformatische Analysen

Daten aus The Cancer Genome Atlas (TCGA), Genotype-Tissue Expression (GTEx), Gene Expression Omnibus (GEO), dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) sowie internen Kohorten wurden analysiert. Die GSC-Expression über 33 Krebsarten wurde mittels TIMER2.0 und SangerBox evaluiert. Überlebensanalysen (Gesamtüberleben [OS], progressionsfreies Überleben [PFS]) erfolgten durch Kaplan-Meier-Kurven und Cox-Regression. Genetische Alterationen wurden über cBioPortal und TCGA-PRAD-Datensätze profiliert. Die Infiltration von Immunzellen wurde mittels XCell untersucht.

Experimentelle Validierung

Humane PCa-Gewebe (n=50 Paare) wurden für RT-qPCR-Validierungen verwendet. Chromatin-Immunpräzipitation (ChIP-qPCR) bestätigte die Bindung von E2F1 an den GSC-Promoter. Funktionelle Assays (CCK-8, Koloniebildung, Transwell-Migration) untersuchten die onkogenen Effekte von GSC in C4-2- und 22Rv1-Zelllinien. Subkutane Xenograft-Modelle in Nacktmausen bewerteten das Tumorwachstum in vivo. Die Sensitivität gegenüber Trametinib wurde in GSC-knockdown-Zellen getestet.

Ergebnisse

GSC-Überexpression und prognostischer Wert im Pan-Krebs-Kontext

GSC-mRNA war in 12 Krebsarten (u.a. CHOL, COAD, PRAD) signifikant hochreguliert und in BRCA, KICH sowie THCA im Vergleich zu Normalgewebe herunterreguliert (Abbildung 1A-C). Überlebensanalysen zeigten, dass hohe GSC-Expression mit schlechterem OS beim adrenokortikalen Karzinom (ACC; HR=1,35, P<0,0001), Nierenpapillenkarzinom (KIRP; HR=1,23, P=0,037) und hepatozellulären Karzinom (LIHC; HR=1,07, P=0,017) assoziiert war (Abbildung 2A,C). Ebenso wurde ein schlechteres PFS bei ACC (HR=1,30, P=0,002), PRAD (HR=1,45, P<0,0001) und KIRP (HR=1,22, P=0,002) beobachtet (Abbildung 2B,D).

Genetische Alterationen von GSC

Amplifikationen (1,4 % in LUSC), tiefgreifende Deletionen (2,8 % in CHOL) und strukturelle Varianten (0,2 % in PRAD) dominierten das GSC-Alterationsmuster (Abbildung 3A). In TCGA-PRAD wies die Hochregulierungsgruppe häufige Mutationen in TP53 (17 %), SPOP (12 %) und TTN (12 %) auf, während die Niedrigexpressionsgruppe SPOP (11 %), TTN (8 %) und FOXA1 (6 %) zeigte (Abbildung 3D,E). Tumoren mit GSC-Alterationen hatten höhere Mutationslasten (P<0,001) und Tumor-Mutationslast (P=0,002) (Abbildung 3B). GSC war das Top-Gen mit differentieller Expression zwischen alterierten und unveränderten Gruppen (P<0,001) (Abbildung 3F,G), und Patienten mit GSC-Alterationen wiesen ein schlechteres PFS auf (HR=2,10, P=0,028) (Abbildung 3H).

GSC als prognostischer Biomarker beim PCa

GSC war in PCa-Geweben der TCGA- (P<0,001), GEO-GSE46602- (P=0,002) und internen Kohorten (P<0,001) überexprimiert (Abbildung 4A-C). Erhöhte GSC-Spiegel korrelierten mit höheren Gleason-Scores (P<0,001), fortgeschrittenem T-Stadium (P=0,001), Lymphknotenmetastasen (P=0,037) und erhöhten PSA-Werten (P=0,01) (Abbildung 4D-I). Kaplan-Meier-Analysen ergaben, dass hohe GSC-Expression ein kürzeres biochemisches rezidivfreies Überleben (BCR) in TCGA- (HR=1,67, P=0,012), DKFZ- (HR=1,82, P=0,038) und internen Kohorten (HR=2,54, P=0,017) vorhersagte (Abbildung 4J-L). ROC-Analysen bestätigten die diagnostische Genauigkeit (AUC=0,86).

E2F1 transkriptionelle Aktivierung von GSC

STRING-Analysen identifizierten E2F1, E2F2, E2F3, SPI1 und RB1 als GSC-Bindungspartner (Abbildung 6A). Unter diesen zeigte E2F1 die stärkste Korrelation mit GSC in TCGA- (R=0,54, P<0,001), DKFZ- (R=0,46, P<0,001) und internen Kohorten (R=0,62, P<0,001) (Abbildung 6C-E). ChIP-seq-Daten aus LNCaP-Zellen zeigten E2F1-Anreicherung am GSC-Promoter (Abbildung 6H), bestätigt durch ChIP-qPCR in C4-2- und 22Rv1-Zellen (P<0,001) (Abbildung 6I). E2F1-Knockdown reduzierte GSC-mRNA und -Protein um 60–70 % (P<0,001) (Abbildung 6F,G).

Onkogene Rolle von GSC beim PCa

GSC-Knockdown hemmte die Proliferation (CCK-8: 50 % Reduktion nach 96 Stunden, P<0,001) (Abbildung 5C), Koloniebildung (60–70 % Abnahme, P<0,001) (Abbildung 5D) und Migration (75–80 % Reduktion, P<0,001) (Abbildung 5E) in PCa-Zellen. In vivo reduzierte GSC-Knockdown das Xenograft-Tumorvolumen um 60 % (P<0,001) und das Gewicht um 55 % (P=0,003) (Abbildung 5F,G).

GSC moduliert Immunsignaturen und Trametinib-Response

GO/KEGG-Analysen verknüpften GSC mit MAPK-Signalgebung, metabolischen Pfaden und Immunregulation (Abbildung 7A-F). Hohe GSC-Expression korrelierte mit erhöhter Infiltration von CD8+-T-Zellen, Th1/Th2-Zellen und Makrophagen (P<0,05) (Zusatzabbildung 5A). Arzneimittelsensitivitätsanalysen aus CTRP zeigten eine positive Korrelation zwischen Trametinib-Effizienz und GSC-Expression (R=0,24, FDR=0,000124) (Abbildung 8A). GSC-Knockdown verstärkte die antiproliferative Wirkung von Trametinib (CCK-8: 30 % zusätzliche Reduktion, P<0,001; Koloniebildung: 40 % Abnahme, P<0,01) (Abbildung 8B-E).

Diskussion

Diese Studie identifiziert GSC als ein kritisches Onkogen beim PCa, das durch E2F1 reguliert wird und mit aggressiven Verläufen assoziiert ist. Die Pan-Krebs-Analyse offenbarte GSC-Überexpression in multiplen Malignomen mit prognostischer Relevanz für ACC, KIRP und PRAD. Beim PCa unterstreichen die Korrelation mit klinischen Hochrisikomerkmalen und BCR seinen Nutzen als Biomarker. Mechanistisch fördert die E2F1-gesteuerte GSC-Aktivierung Proliferation, Migration und Therapieresistenz. Die Synergie zwischen GSC-Inhibition und Trametinib deutet auf einen neuartigen kombinatorischen Therapieansatz hin.

doi.org/10.1097/CM9.0000000000002865