Das Cholangiokarzinom ist ein besonders heterogenes Gallengangskarzinom, das in intrahepatischer, perihilärer und distaler Form auftritt. Die intrahepatische Form stellt nach dem hepatozellulären Karzinom den zweithäufigsten primären Leberkrebs dar. Seine Prognose bleibt ungünstig: späte Diagnose, hohe Rezidivrate und weltweit steigende Inzidenz, wobei die Chirurgie die einzige wirklich wirksame Behandlung bleibt, die jedoch nur wenigen Patienten zugänglich ist. In diesem Zusammenhang ist das Verständnis der molekularen Mechanismen, die die Tumoraggressivität steuern, von großem klinischem Interesse. Die Phosphoinositid-3-Kinasen (PI3K) der Klasse I sind in nahezu allen menschlichen Krebserkrankungen dysreguliert, doch die spezifische Rolle jeder ihrer Isoformen bleibt unzureichend charakterisiert. Das Team hatte zuvor gezeigt, dass die Isoform δ (PI3Kδ) die Polarität und Plastizität von Epithelzellen reguliert, sowie ihre Beteiligung am hepatozellulären Karzinom. Ihr Beitrag zum Cholangiokarzinom war jedoch noch unerforscht.
Die immunhistochemischen Analysen menschlicher Proben zeigen eine starke Expression von PI3Kδ in den am wenigsten differenzierten Tumoren. Um ihre Rolle zu untersuchen, generierten die Autoren mittels lentiviraler Konstruktion Cholangiokarzinom-Zelllinien, die PI3Kδ stabil überexprimieren. Diese Überexpression geht mit einem Anstieg mesenchymaler Marker, von Stammzellmarkern und Pluripotenz-Transkriptionsfaktoren einher, ohne Repression des epithelialen Markers CDH1 – ein Kennzeichen eines hybriden Phänotyps, der eine partielle epithelial-mesenchymale Transition mit Stammzellcharakter verbindet. In dreidimensionaler Kultur bilden diese Zellen eine dicke extrazelluläre Matrixschicht an der Basalmembran und weisen ein großes einzelnes Lumen auf. Diese Beobachtungen werden in vivo bestätigt, in xenotransplantierten Tumoren in immundefizienten Mäusen und nach Überexpression von PI3Kδ mittels AAV8-Vektor in der murinen Leber: Die Tumorgewebe entwickeln Nekrose und Fibrose, begleitet von einer ausgeprägten Angiogenese und Lymphangiogenese.
Die Forscher stellen fest, dass diese Effekte auf die Zellmorphogenese und das Stroma-Remodeling vom TGFβ/Src/Notch-Signalweg abhängen. Die Überexpression von PI3Kδ steigert die Expression von TGFβ und die Sekretion angiogener Faktoren wie VEGF und bFGF im Serum der xenotransplantierten Mäuse. Der menschliche Ursprung dieser Zytokine legt nahe, dass die Krebszellen selbst zur Rekrutierung von Endothelzellen beitragen, was eine intrinsische Rolle des tumoralen PI3Kδ in der Angiogenese beschreibt, die sich von der bekannten Rolle des PI3Kδ der Endothelzellen unterscheidet. Schließlich ermöglichte die Transkriptomanalyse von 26 Zelllinien aus der Enzyklopädie der Krebszelllinien (Cancer Cell Line Encyclopedia, CCLE), basierend auf den Expressionsniveaus von PIK3CD und Vimentin, die Stratifizierung der Zellen in drei Gruppen, die drei Progressionsstadien entsprechen: epitheliale Eigenschaften, humorale Immunantwort, dann Gewebe- und Matrix-Remodeling in Verbindung mit der Gefäßentwicklung.
Diese Arbeiten unterstreichen die schädlichen Auswirkungen einer starken PI3Kδ-Expression im Cholangiokarzinom. Der gemeinsame Nachweis von PI3Kδ und Vimentin könnte ein Instrument zur Klassifizierung der Tumorschwere darstellen, und die gezielte Beeinflussung von PI3Kδ eröffnet neue Richtungen für die Behandlung der Patienten.