2.1.1 c-Myc transgene Modelle
Das Protoonkogen c-myc kodiert ein 62-kDa multifunktionales, nukleares Phosphoprotein und befindet sich auf Chromosom 8q24.21 beim Menschen. c-Myc fungiert als Transkriptionsfaktor, der die Expression einer Reihe von Genen aktiviert, die für die Zellzyklusprogression von der G1- zur S-Phase erforderlich sind. Paradoxerweise kann die c-Myc-Expression auch den apoptotischen Zelltod stark fördern. die c-Myc-Expression nimmt während der schwangerschaftsbedingten Proliferation in der normalen Brustdrüse zu. Es fehlt jedoch in differenzierten Alveolarzellen während der Laktation, nimmt jedoch während des normalen apoptotischen Brust-Involutionsprozesses wieder zu (Liao & Dickson, 2000). In menschlichen Tumoren kann die Deregulierung der c-myc-Expression über mehrere Mechanismen erfolgen. Das c-myc-Gen wird in etwa 16% amplifiziert und in etwa 5% der menschlichen Brustkrebserkrankungen neu angeordnet, während das c-Myc-Protein in 45-70% der menschlichen Brustkrebserkrankungen überexprimiert wird (Blackshear, 2001; Deming, Nass, Dickson, & Trock, 2000; Spandidos, Field, Agnantis, Evan, & Moore, 1989). Die Amplifikation von c-myc korreliert mit einer schlechten Patientenprognose (Deming et al., 2000).
Die Aktivierung von c-myc wurde als kritischer Schritt bei der Entwicklung von Mammakarzinomen sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen in Verbindung gebracht. Das Leder-Labor entwickelte transgene MMTV-c-myc-Mäuse, die c-myc spezifisch in den Brustdrüsen in hohen Konzentrationen bei weiblichen Mäusen und in den Speicheldrüsen von Männern und Frauen in niedrigeren Konzentrationen exprimieren (Stewart et al., 1984). Diese Mäuse entwickeln Mamma-Adenokarzinome bei multiparen Tieren mit einer Inzidenz von 100%. Angesichts der hormonellen Reaktionsfähigkeit des MMTV-Promotors ist es nicht verwunderlich, dass Tumorinzidenz und Latenz von der Anzahl der Schwangerschaften abhängen. Bei multiparen Frauen entwickeln sich Adenokarzinome normalerweise im Alter von 5 bis 6 Monaten und entsprechen der zweiten oder dritten Schwangerschaft. Metastatische Tumoren sind selten, wurden jedoch in der Lunge beobachtet. Bei männlichen Mäusen werden keine Tumore beobachtet (Stewart et al., 1984).
Transgene Mäuse, die c-myc unter der Kontrolle des murinen WAP-Promotors exprimieren, wurden ebenfalls von zwei unabhängigen Gruppen erzeugt (Sandgren et al., 1995; Schoenenberger et al., 1988). Die Häufigkeit von Tumoren bei WAP-c-myc-Mäusen war viel höher als bei ihrem MMTV-gesteuerten Gegenstück. WAP-c-myc weibliche Mäuse beginnen, Brusttumoren innerhalb von 2 Monaten nach Beginn der Transgenexpression (Schwangerschaft) zu entwickeln. Etwa 80% der Frauen entwickeln tastbare Tumoren nach zwei Schwangerschaftsrunden, und einzelne Mäuse entwickeln häufig mehrere Tumoren, die eine oder mehrere Drüsen betreffen (Schoenenberger et al., 1988). Jungfräuliche Mäuse entwickeln keine Tumore (überwacht bis zu 14 Monate). WAP-c-myc-Mäuse bilden gut differenzierte Mammatumoren, die eine konstitutive Expression und Sekretion von β-Casein und transgenem Myc erlangen.
Während diese Studien das Potenzial von c-myc zur Förderung der Mammatumorigenese validieren, zeigten weitere Beobachtungen die Notwendigkeit zusätzlicher genetischer Ereignisse bei der Entwicklung von MMTV-c-myc- und WAP-c-myc-abgeleiteten Mammakarzinomen. Beispielsweise traten Tumore fokal auf, obwohl die c-Myc-Expression im gesamten normalen Brustepithel sowohl von weiblichen MMTV-c-myc- als auch von weiblichen WAP-c-myc-Mäusen während des letzten Teils der Schwangerschaft und während der Stillzeit beobachtet wurde. Obwohl die zufällige chromosomale Integration von c-myc in MMTV-c-myc-Mäusen die Expression des Transgens in mehreren Geweben verursachte, löste c-myc nur Neoplasmen im Brustgewebe aus. Darüber hinaus deutet die lange Latenz von Tumoren und die Abhängigkeit von der Schwangerschaft darauf hin, dass c-myc selbst möglicherweise nicht für die Induktion von Brusttumoren ausreicht.
Die Beobachtung, dass c-myc allein nicht ausreichte, um die Tumorentstehung in den gesamten Brustdrüsen voranzutreiben, wies auf Follow-up-Studien mit doppeltransgenen (oder bitransgenen) Mausmodellen hin. Doppelt transgene Mäuse, die sowohl das c-myc als auch ein anderes Gen wie v-Ha-ras tragen (Sinn et al., 1987), TGF-α (transformierender Wachstumsfaktor α) (Amundadottir, Johnson, Merlino, Smith, & Dickson, 1995), bcl-2 oder neu entwickeln Mammatumoren bei höheren Frequenzen und mit kürzerer Latenz. MMTV-c-myc / MMTV-v-Ha-ras und MMTV-c-myc / MT-TGFa doppelte transgene Mäuse halfen aufzuklären, dass c-myc mit v-Ha-ras und TGFa synergisieren könnte, um die Tumorlatenz zu verringern und die Notwendigkeit einer Schwangerschaft für die Tumorinitiierung zu eliminieren. Insbesondere die doppelt transgenen MMTV-c-myc / MT-TGFa-Mäuse entwickeln kein normales Brustgewebe, und Brustgewebe von 3 Wochen alten Mäusen kann Tumore bilden, wenn es in athymische Mäuse transplantiert wird. Dies deutet darauf hin, dass c-myc und TGFa bei der Transformation des Brustepithels synergistisch wirken können und nur wenige oder keine zusätzlichen genetischen Veränderungen erfordern (Amundadottir et al., 1995; Amundadottir, Nass, Berchem, Johnson, & Dickson, 1996).
Das Chodosh-Labor entwickelte ein transgenes Mausmodell, das eine zeitliche Kontrolle der mamma-spezifischen Expression von c-myc bei Behandlung mit Tetracyclin-Derivaten ermöglichte (Boxer, Jang, Sintasath, & Chodosh, 2004). In diesem Modell steuert der MMTV-Promotor die Expression des reversen Tetracyclin-abhängigen Transkriptionsaktivators rtTA und induziert in Gegenwart von Doxycyclin die Expression von c-myc, das an einen Tetracyclin-abhängigen Promotor (MMTV-rtTA / TetO-MYC) fusioniert ist transgene Mäuse). Die chronische Induktion von c-myc in diesen transgenen Mäusen führt nach etwa 22 Wochen zu solitären Mamma-Adenokarzinomen. Dieses Modell ist von Bedeutung, da es die Beurteilung der Tumorabhängigkeit nach fortgesetzter c-myc-Expression nach Tumorbildung oder „Onkogenabhängigkeit“ ermöglicht.“ Sobald Brusttumoren beobachtet wurden, wurden die Mäuse von Doxycyclin genommen, um zu beurteilen, ob sich die Tumore zurückbilden würden. Interessanterweise regressierte nur etwa die Hälfte der Tumoren nach Hemmung der c-myc-Expression durch Entfernung von Doxycyclin. Somit führte die c-myc-Inaktivierung nicht zu einer Umkehrung von Tumoren und die Tumoren konnten ohne c-myc-Überexpression wachsen. Unter den Tumoren, die sich nach der c-myc-Inaktivierung nicht zurückbilden konnten, nahmen fast alle Tumoren das Wachstum auch ohne c-myc-Expression wieder auf. Dies deutet darauf hin, dass die Mehrheit der primären Brusttumoren, die aus der c-myc-Aktivierung entstanden sind, bereits die Fähigkeit erworben haben, ohne c-myc-Überexpression zu wachsen. Unter den Tumoren, die sich bei Abwesenheit von c-myc zurückgebildet hatten, trat ein Großteil der Tumoren spontan innerhalb von 1 Jahr nach dem Absetzen von Doxycyclin an der ursprünglichen Stelle wieder auf. Es wurde festgestellt, dass Brusttumoren aufgrund des Vorhandenseins von verbleibenden neoplastischen Zellen, die in den Brustdrüsen von fast allen Tieren mit vollständig regressierten Tumoren persistierten, erneut auftraten. Die Reaktivierung von c-myc in den verbleibenden neoplastischen Zellen führte zu einem schnellen Nachwachsen von Tumoren. Darüber hinaus führten aufeinanderfolgende Zyklen der c-myc-Expression zum Fortschreiten fast aller Tumoren in einen Doxycyclin-unabhängigen Zustand.