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Simple Summary Hepatocellular carcinoma (HCC) ranks second among the leading causes of cancer-related death. Since current therapeutic options are very limited, a deeper understanding of the molecular mechanisms underlying the tumor onset and progression of HCC holds great potential for improved therapeutic options. Although it has been shown that deleted in liver cancer 1 (DLC1) acts as a tumor suppressor whose allele is lost in 50% of liver cancers, alterations in gene expression initiated by DLC1 loss have not yet been the primary focus of liver cancer research. To identify novel gene targets that allow for a personalized medicine approach for HCC therapy, we performed gene expression profiling for HepG2 cells stably expressing DLC1shRNA. We provide evidence that TSPAN5 is required for HCC growth, migration and invasion, and dissected the underlying molecular mechanisms involving myocardin-related transcription factors. Thus, TSPAN5 represents a novel therapeutic target for the treatment of HCC characterized by DLC1 loss. Abstract Human hepatocellular carcinoma (HCC) is among the most lethal and common cancers in the human population, and new molecular targets for therapeutic intervention are urgently needed. Deleted in liver cancer 1 (DLC1) was originally identified as a tumor suppressor gene in human HCC. DLC1 is a Rho-GTPase-activating protein (RhoGAP) which accelerates the return of RhoGTPases to an inactive state. We recently described that the restoration of DLC1 expression induces cellular senescence. However, this principle is not amenable to direct therapeutic targeting. We therefore performed gene expression profiling for HepG2 cells depleted of DLC1 to identify druggable gene targets mediating the effects of DLC1 on senescence induction. This approach revealed that versican (VCAN), tetraspanin 5 (TSPAN5) and N-cadherin (CDH2) were strongly upregulated upon DLC1 depletion in HCC cells, but only TSPAN5 affected the proliferation of HCC cells and human HCC. The depletion of TSPAN5 induced oncogene-induced senescence (OIS), mediated by the p16INK4a/pRb pathways. Mechanistically, silencing TSPAN5 reduced actin polymerization and thereby myocardin-related transcription factor A- filamin A (MRTF-A-FLNA) complex formation, resulting in decreased expression of MRTF/SRF-dependent target genes and senescence induction in vitro and in vivo. Our results identify TSPAN5 as a novel druggable target for HCC.

Congenital hyperinsulinism (CHI) causes hypoglycemia due to irregular insulin secretion. In infants, a rapid diagnosis and appropriate management to avoid severe hypoglycemia is mandatory. CHI is a heterogeneous condition at the clinical and genetic level, and disease-causing genes have been identified in about half of the patients. The majority of mutations have been identified in the ABCC8 and KCNJ11 genes encoding subunits of the K_ATP channel responsible for two distinct histological forms. The diffuse form is caused by autosomal recessive or dominant inherited mutations, whereas the focal form is caused by a paternally transmitted recessive mutation and a second somatic event. We report on an unselected cohort of 136 unrelated patients from the German CHI registry. Mutations in either the ABCC8 or KCNJ11 gene were identified in 61 of these patients (45%). In total, 64 different mutations including 38 novel ones were detected in this cohort. We observed biparental (recessive) inheritance in 34% of mutation-positive patients, dominant inheritance in 11% and paternal transmission of a mutation associated with a focal CHI type in 38%. In addition, we observed inheritance patterns that do not exactly follow the classical recessive or dominant mode, further adding to the genetic complexity of this disease.

In dieser Arbeit wurde erstmalig das zuvor an Ratten etablierte insulin-vermittelte Hepatokarzinogenesemodel mit der intraportalen Pankreasinseltransplantation auf die Maus übertragen und sowohl an einem Wildtyp -als auch einem Carbohydrate responsive-element bindung protein (ChREBP)-knockout-Stamm durchgeführt. CHREBP ist ein wichtiger Transkriptionsfaktor des Glukose- und Lipidmetabolismus, welcher auch bei der Entstehung des Diabetes mellitus Typ 2 bzw. des metabolischen Syndroms involviert ist. Bei Streptozotozin-induzierter diabetischer Stoffwechsellage erfolgte nach 5 Tagen die intraportale Transplantation von 70, zuvor isolierten, isologen Pankreasinseln. Zur Darstellung der Hepatozytenproliferation erhielten die Tiere das Basenanalogon Bromodesoxyuridin (BrdU), welches zum Teil über eine subkutan- implantierte osmotische Minipumpe bzw. über dreimalige Injektionen appliziert wurde. Mit dem BrdU-Labeling-Index konnte die Proliferationsaktivität der im Abstromgebiet der Pankreasinseln entstandenen hepatozytären Wildtyp- und ChREBP-Knockout-Herde ermittelt und mit dem jeweiligen unveränderten Lebergewebe verglichen werden. Nach einer Versuchsdauer von 1 Woche bzw. 4 Wochen erfolgte die Tötung im Rahmen der retrograden Organperfusion und gleichzeitiger Organfixation in Narkose. In direkter Transplantatumgebung entstanden in beiden diabetischen Genotypen klarzellige Hepatozytenherde, welche sich jedoch in Morphologie, im Glykogen- und Lipidgehalt, in der Proliferationsaktivität und der Frequenz und der Verteilung im Leberparenchym unterscheiden. So entsprachen die klarzelligen Herde der diabetischen Wildtyp- Maus denen des Rattenmodels und den humanen Herden, welche durch einen gesteigerten Glykogen- und Lipidgehalt, vergrößerten Zellkernen sowie einer nach 4 Wochen vierfach gesteigerten Proliferationsaktivität (Herd vs. unverändertes Lebergewebe: 11,34 ± 2,24 MW ± S.E.M vs. 2,4 ± 0,71 MW ± S.E.M.; p = 0,006) charakterisiert sind und somit auch bei der Maus als präneoplastische Läsionen einzustufen sind. Die hier erstmals beschriebenen Herde der diabetischen ChREBP-KO-Maus zeichnen sich hingegen durch große, balloniert erscheinende Hepatozyten mit einem exzessiven Glykogen- und nur minimalen Lipidgehalt, einem kleineren Zellkern, einem konfluierenden Verteilungsmuster und einer geringeren Proliferationsaktivität (Herd vs. unverändertes Lebergewebe: 6,08 ± 0,7 MW ±S.E.M. vs. 1,91 ± 0,02 MW ± S.E.M.; p = 0,0002), als die der Wildtyp-Herde, aus. Diese Resultate unterstützen die Annahme, dass ChREBP einen wesentlichen Einfluss auf den hepatischen Glukose-und Lipidmetabolismus hat und weiterhin einen protoonkogenen Faktor in der insulin-vermittelten Hepatokarzinogenese darstellt.

In dem verwendeten Pankreasinseltransplantationsmodel wirkt ein lokaler Hyperinsulinismus bei gleichzeitig bestehender diabetischer Stoffwechsellage kanzerogen. Die transplantierten Pankreasinseln gelangen über die Pfortader in die Portalvenen der Portalfelder und erzeugen hier den Hyperinsulinismus im Abstromgebiet der Transplantate von Azinuszone 1 zu Azinuszone 3. Dieser führt nach einiger Zeit zu hepatozellulären Präneoplasien und später zu hepatozellulären Adenomen und Karzinomen. Zu dieser Entwicklung führt eine Überexpression von TGF-alpha, welche wiederum den EGFR stimuliert. Dessen Folge ist eine Proliferationsaktivierung der Hepatozyten. Eine selektive Blockierung des EGFR wäre ein möglicher Therapieansatz. Um zu untersuchen, welche Effekte diese Blockade auf die Progression im hormonellen Modell der Ratte zeigt, erfolgte die orale Applikation des intrazellulären Tyrosinkinaseinhibitors Gefitinib über 2 Wochen (20 mg/kg Körpergewicht) bzw. 3 Monate (10 mg/kg Körpergewicht) vor den Tötungszeitpunkten, welche 3 Wochen bzw. 6 Monate lebten, jeweils bei transplantierten und nicht transplantierten Tieren. Gefitinib blockiert die intrazelluläre Tyrosinkinase des EGFR, führt somit zu einer Unterbrechung der Signalkaskade der über TGF-alpha vermittelten Proliferationsaktivierung und induziert Apoptose sowie Zellzyklusarrest. Es sollte untersucht werden, inwieweit sich die Proliferationsrate in veränderten Leberherden durch die Gefitinibgabe beeinflussen lässt. Die Proliferationsaktivität der Herde und des extrafokalen Lebergewebes wurden mittels des BrdU-Labeling-Index nach intravitaler BrdU-Applikation und die Expressionsmuster von EGFR und TGF-alpha immunhistochemisch ermittelt. In allen Hauptgruppen entwickelten sich präneoplastische Herde nach Transplantation. Im Kurzzeit- wie auch im Mittellangzeitexperiment ließ sich nach intraportaler Pankreasinseltransplantation durch 2-wöchige höher-dosierte Gefitinibgabe eine Reduktion der Proliferationsaktivität in den präneoplastischen Herden erreichen. Die längere niedriger-dosierte Gefitinibgabe über 3 Monate führte im Mittellangzeitexperiment nicht zu einer Reduktion der Proliferationsaktivität in den Herden. Gefitinib kann also in frühen Stadien der Hepatokarzinogenese die Initiation auf Ebene der präneoplastischen Herde hemmen. Dabei spielt der Signalweg des EGFR und seines Liganden TGF-alpha eine wichtige Rolle.