Valérie Schumacher
Dr. sc. hum
Molekulare Charakterisierung von Mechanismen zur Entstehung von Wilms-Tumor
und Denys-Drash Syndrom-Vom Genotyp zum Phänotyp
Geboren am 15.03.67 in Göppingen
Reifeprüfung am 20.06.86
Studiengang der Fachrichtung Diplom-Biologie vom WS 1990/1991 bis SS 1995
Vordiplom am 21.10. 1992 an der Universität Bayreuth
Diplom am 05.04.1995 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Humangenetik
Doktormutter: Prof. Dr. rer. nat B. Royer-Pokora
Das Ziel der vorliegenden Promotionsarbeit ist die molekulare Charakterisierung von
Mechanismen, die zu der Entstehung von Wilms-Tumor und Denys-Drash Syndrom führen.
Der Wilms-Tumor ist ein embryonaler maligner Nierentumor, der nach der Hypothese von
Knudson durch zwei Mutationen in einem Tumorsuppressorgen entsteht („Two Hit“ Modell),
und entweder isoliert oder im Zusammenhang mit kongenitalen Anomalien vorkommt. Ein
Beispiel dafür ist das Denys-Drash Syndrom, welches durch eine Prädisposition für Wilms-
Tumor, ein rasch progressives nephrotisches Syndrom und ein intersexuelles Genitale bei
genotypisch männlichen Patienten charakterisiert ist. In der vorliegenden Arbeit wurden bei
insgesamt 91 Patienten mögliche Mechanismen zur Entstehung von Wilms-Tumor und
Denys-Drash Syndrom mit Hilfe vielseitiger molekulargenetischer und biochemischer
Analysen untersucht und mit klinischen sowie histologischen Daten korreliert. Diese Genotyp-
Phänotyp Korrelation erfolgte in einer interdisziplinären Zusammenarbeit mit Klinikern,
Pathologen und Anatomen, die vorwiegend aus Heidelberg waren.
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Analyse des einzigen bisher isolierten Wilms-
Tumor Gens, WT1 auf 11p13, sowie weiteren Wilms-Tumor Kandidatengenen, wie p57KIP2,
TSG101 und FWT1. WT1-Mutationsanalysen haben ergeben, daß eine Korrelation zwischen
WT1-Nonsensmutationen und der Entstehung von stromareichen WT besteht. Die Synthese
und Fehllokalisation von verkürztem Protein konnte in vivo und in vitro nachgewiesen
werden. Dies führt in Tumorzellen zur Ausdifferenzierung in Muskelzellen und zu einer
Überexpression von potentiellen WT1-Zielgenen wie Bcl-2, IGF-II und N-Myc, die
vermutlich den Proliferationsstimulus für die klonale Expansion darstellen und
möglicherweise Ursache der häufig beobachtete Chemotherapieresistenz sind. Diese Daten
zeigen zum ersten Mal, daß bei einer histopathologischen Subklasse von Wilms-Tumoren
Mutationen im WT1-Gen häufig sind und zu einem funktionell inaktiven Protein führen, wie
es das „Two Hit“ Modell von Knudson postuliert. Außerdem konnte die Funktion von WT1-
Mutationen im Hinblick auf die Expression von potentiellen Zielgenen erstmalig direkt am
Tumor beobachtet werden und führte zur Erstellung eines WT-Modells. Die Untersuchung
weiterer Mechanismen zur Entstehung von WT wie aberrantes Spleißen von WT1,
verminderte p57KIP2-Expression und strukturelle Veränderungen im TSG101-Gen führte zu
dem Schluß, daß es sich hierbei vermutlich nicht um potentielle Mechanismen zur Tumor-
Entstehung handelt. Kopplungsanalysen bei einer Familie mit WT zeigten, daß die
Prädisposition für WT in dieser Familie nicht mit dem Genlocus WT1 auf Chromosom 17q
gekoppelt ist.
Die WT1-Mutationsanalysen an einem breiten Spektrum von Patienten mit Denys-Drash
Syndrom oder einem kongenitalen/isolierten nephrotischen Syndrom führten zu einer
möglichen Neudefinierung des Denys-Drash Syndroms, die sowohl klinische als auch
genetische Aspekte vereint und zu der Identifizierung von Hochrisiko-Patienten für Wilms-
Tumor. Histopathologisch ist das nephrotische Syndrom bei Denys-Drash-Patienten häufig
durch eine diffuse mesangiale Sklerose charakterisiert. Diese zeichnet sich durch eine nicht
abgeschlossene Nephrogenese und massive mesangiale Matrixvermehrung in den Glomeruli
aus. Eine Überexpression von potentiellen WT1-Zielgenen, wie Pax-2, Bcl-2, IGF-II konnte
an Nierenpräparaten nicht gefunden werden, so daß vermutlich andere Mechanismen zur
Pathogenese der diffusen mesangialen Sklerose führen. Möglicherweise aktiviert das WT1-
Protein durch einen Aminosäureaustausch bei der Entstehung der Glomerulopathie andere
Zielgene und hat somit einen anderen Effekt als das verkürzte Protein bei WT-Patienten.
Anhand der hier vorliegenden Ergebnisse und Daten aus der Literatur scheint sich eine
Korrelation zwischen Art der Mutation und dem klinischen Phänotyp abzuzeichen, die in der
Diagnostik zukünftig sicherlich hilfreich für die Risikoabschätzung einer Tumor-Entstehung
sein wird.
