Die Auswirkungen einer erhöhten Src-Kinase-Aktivität wurden sowohl in vitro als auch unter Verwendung einer Vielzahl menschlicher neoplastischer Zelllinien eingehend untersucht (Budde et al, 1994; Rosen et al., 1986; Biscardi et al., 1998; Bjorge et al., 1996; Bolen et al. 1987a; Cartwright et al., 1989; Weber et al., 1992; Lutz et al., 1998) und in vivo mit Mausmodellen (Biscardi et al., 1998; Irby et al., 1999; Muthuswamy et al., 1994; Staley et al., 1997; Wiener et al., 1999) untersucht. Anhand dieser Systeme haben Forscher die Art der Src-Aktivierung, die Auswirkungen von Src auf die Tumorentstehung und -progression sowie die Auswirkungen von Tyrosinkinase- und Antisense-Inhibitoren auf das Zellverhalten untersucht. Diese Studien veranschaulichen das komplexe Netzwerk von Src-interagierenden Proteinen, die sich auf zahlreiche Signaltransduktionswege auswirken.
Seit den frühen 1980er Jahren wurde eine erhöhte Src-Kinase-Aktivität bei verschiedenen, scheinbar nicht verwandten menschlichen Krebsarten festgestellt. Erhöhte Src-Proteinkonzentrationen wurden bei vielen Krebsarten festgestellt, obwohl die Proteinkonzentration die spezifische Proteinkinaseaktivität möglicherweise nicht genau widerspiegelt. Aus diesem Grund wurden zuverlässige Kinase-Tests mit exogenen Substraten entwickelt, um die spezifische Aktivität des Proteins zu bestimmen. Die Ergebnisse zahlreicher Studien spiegeln den Anstieg der spezifischen Src-Aktivität in menschlichen Tumoren und in von diesen Tumoren abgeleiteten Zelllinien wider (Cartwright et al., 1989, 1990; Muthuswamy et al., 1994; Budde et al., 1994; Jacobs und Rubsamen, 1983; Mao et al., 1997; Masaki et al., 1998, 2000; Muthuswamy und Muller, 1994; Rosen et al, 1986; Verbeek et al., 1996).
Brustkrebs
Src-Kinase-Aktivität, 4-20-mal höher als in normalem Gewebe, wurde in menschlichen Mammakarzinomen gefunden (Egan et al., 1999; Jacobs und Rubsamen, 1983; Muthuswamy und Muller, 1994; Muthuswamy et al., 1994; Ottenhoff-Kalff et al., 1992; Rosen et al., 1986; Verbeek et al., 1996). In ähnlicher Weise zeigen Zelllinien, die aus diesen Tumoren stammen, eine bis zu 30-fach erhöhte Src-Aktivität. Jüngste Daten deuten darauf hin, dass ein Teil dieser Aktivität auf die Wirkung von Phosphatasen zurückzuführen sein könnte, die zu einer Dephosphorylierung von Tyr 530 führen (Egan et al., 1999). Rosen et al. (1986) berichteten über eine erhöhte Src-Kinase-Aktivität in Brusttumoren mit relativ normalen Src-Proteinwerten im Vergleich zu normalem Gewebe. Andererseits haben Verbeek et al. (1996) immunhistochemisch nachgewiesen, dass eine 4-30fache Erhöhung der Src-Aktivität mit einer Erhöhung der Src-Proteinspiegel einhergeht. Ottenhoff-Kalff et al. (1992) stellten fest, dass 72/72 Brustkrebse einen Anstieg der Tyrosinkinase-Aktivität aufwiesen, von denen 70 % auf c-Src oder Src-ähnliche Kinasen zurückzuführen waren.
Aktiviertes Src in Mammatumoren wurde in transgenen Mäusen gut untersucht. Mäuse, die virales Polyoma-Middle-T-Antigen unter der Kontrolle des MMTV-Promotors exprimieren, produzieren hochgradig metastatische Mammatumoren mit erhöhter c-Src-Kinase-Aktivität (Guy et al., 1994). Muthuswamy et al. (1994) fanden heraus, dass Mäuse, die das Neu-Onkogen überexprimieren, ebenfalls Brusttumore mit einer 6-8-fach höheren c-Src-Kinase-Aktivität als das angrenzende normale Gewebe entwickeln. Dies sind zwei Beispiele für aktiviertes Src, wobei das eine ein Beispiel für die Bindung und Aktivierung von Src durch ein virales Protein ist, was zu Tumoren führt, und das andere ein Beispiel für eine Rezeptortyrosinkinase, die eine Src-Aktivierung und in der Folge Mammatumoren verursacht. Nacktmausexperimente (Biscardi et al., 1998) mit Brustkrebszelllinien, die sowohl c-Src als auch HER1 überexprimieren (MDA-MB-468 und MDA-MB-231), zeigten im Vergleich zu Zelllinien, die nur c-Src überexprimieren (MCF7 und ZR-75-1), eine erhöhte Tumorigenität bei Mäusen, denen die MDA-Linien injiziert wurden. Dies unterstützt die Hypothese, dass die Src-Aktivierung durch HER1-Interaktionen vermittelt werden kann.
Kolonkrebs
Das c-Src-Proto-Onkogen wurde häufig mit der Entstehung und dem Fortschreiten von menschlichem Kolonkrebs und den daraus resultierenden Metastasen in Verbindung gebracht (Bolen et al., 1987a; Cartwright et al., 1989, 1990, 1994; Talamonti et al., 1991; Termuhlen et al., 1993; Weber et al., 1992). Die Src-Aktivität ist bei den meisten Dickdarmtumoren um das 5-8-fache erhöht. Diese Erhöhung der Src-Aktivität und der damit verbundenen Yes-Aktivität ist ein frühes Ereignis, das bereits in prämalignen Geweben (Cartwright et al., 1994) und adenomatösen Polypen (Cartwright et al., 1990; Pena et al., 1995) auftritt. Die Aktivität ist offenbar in bösartigen Polypen und in gutartigen Polypen, die zottenartige Veränderungen oder schwere Dysplasien aufweisen und bei denen das Risiko, Krebs zu entwickeln, am größten ist, hoch. Die Src-Aktivität wurde auch in leicht dysplastischen Epithelien (6-10-fach) im direkten Vergleich mit benachbarten nicht-dysplastischen Epithelien bei Colitis ulcerosa erhöht, wobei sie in stark dysplastischem Gewebe, das das größte Krebsrisiko aufweist, weiter ansteigt (Cartwright et al., 1994).
Eine Rolle von Src bei der Tumorprogression wird durch die Beobachtung deutlich, dass die Src-Aktivität mit dem Fortschreiten von Dickdarmtumoren zunimmt, wobei sie in Primärtumoren höher ist als in Polypen und noch höher in metastatischen Leberläsionen (Talamonti et al., 1991). Dieser Trend spiegelt sich in sechs gepaarten Proben von synchronen primären und metastatischen Läsionen desselben Patienten wider. Während die Src-Proteinspiegel bei den einzelnen Patienten sehr unterschiedlich sind, steigt die Aktivität in Lebermetastasen im Vergleich zu synchronen Primärtumoren um ein Vielfaches an. Weitere Unterschiede bestehen in der Menge an aktiviertem Src, die bei kolorektalen Metastasen an extrahepatischen Stellen beobachtet wird (Termuhlen et al., 1993). Darüber hinaus zeigten kolorektale Metastasen in Bauch, Becken und Thorax eine deutlich höhere Aktivität als Lebermetastasen. Diese Daten werfen die Frage auf, ob der Ort der Metastasierung die spezifische Aktivität von Src beeinflusst oder ob die spezifische Aktivität von Src den Ort der metastatischen Läsion beeinflusst.
Der Einfluss von Src bei Dickdarmkrebs wurde auch durch die Untersuchung der Src-Spiegel in Dickdarmtumoren verschiedener Differenzierungsstadien erforscht. Die berichteten Ergebnisse sind interessant, aber nicht immer intuitiv. Weber et al. (1992) berichteten, dass die höchste Src-Aktivität in menschlichen Dickdarmtumoren in mäßig bis gut differenzierten Tumoren auftrat, während die Werte in schlecht differenzierten Dickdarmtumoren ziemlich normal zu sein scheinen, was durch verschiedene Tumorzelllinien bestätigt wurde. Park et al. (1993) und Park und Cartwright (1995) berichteten über einen Anstieg von Src sowie der Kinase der Src-Familie, Yes, sowohl in Kolonzelllinien als auch in primären Kolonkarzinomen, aber diese Studien zeigten eine Herunterregulierung von Src-Kinasen in vollständig differenzierten Zellen. Diese Ergebnisse sind auf den ersten Blick schwer zu interpretieren, da schlecht differenzierte Tumore biologisch aggressiver sind als gut differenzierte Tumore. Die Mehrheit der kolorektalen Lebermetastasen ist jedoch gut bis mäßig differenziert, was die beobachteten Ergebnisse erklären könnte.
Die Rolle von Src bei Dickdarmkrebs wurde kürzlich anhand des Nacktmausmodells untersucht, in das verschiedene Dickdarmkrebszelllinien injiziert wurden (Irby et al., 1997; Staley et al., 1997). Staley et al. (1997) transfizierten die Dickdarmkrebs-Zelllinie HT 29 mit einem Antisense-Vektor, der die c-Src-Expression, nicht aber die c-Yes-Expression reduziert. Bei der Injektion in Nacktmäuse bildeten diese Zellen langsam wachsende Tumore mit einer Proliferationsrate, die noch weiter verzögert war als die reduzierte Proliferationsrate der in Kultur gezüchteten elterlichen Zellen. Im Gegensatz dazu zeigten Zellen, die mit einem Sense-Vektor stabil transfiziert waren, weder in Kultur noch in Nacktmäusen einen Unterschied in der Proliferation zu Wildtyp-HT 29-Zellen. In einer zweiten Studie, in der versucht wurde, die phänotypischen Auswirkungen einer c-Src-Überexpression des Wildtyps auf menschliche Darmkrebszellen zu bestimmen, wurden c-Src-transfizierte KM12C-Darmkrebszellen, die bis zu 10-mal mehr c-Src als Wildtyp-Zellen exprimieren, subkutan und intrasplenisch in Nacktmäuse injiziert (Irby et al., 1997). Zellen mit einer höheren c-Src-Expression bildeten schneller wachsende Tumore als Wildtyp-Zellen, bildeten aber keine Lebermetastasen. Interessanterweise zeigten transfizierte und Wildtyp-Zellen, die in vitro gewachsen waren, ähnliche Proliferationsraten. Diese beiden Studien deuten darauf hin, dass erstens die Höhe des Src-Spiegels und seiner Aktivität die Tumorwachstumsrate in vivo proportional verändert und zweitens die Wachstumsraten in vitro nicht unbedingt die Wachstumsraten von Zellen in vivo widerspiegeln. Dies deutet darauf hin, dass das Wachstum von Tumorzellen stark von der Mikroumgebung beeinflusst wird, und deutet vielleicht darauf hin, dass die Src-Aktivität in der Tumorzelle die Expression von tumorfördernden Proteinen durch den Wirt beeinflussen kann. Diese Studien zeigen auch, dass die Überexpression von Wildtyp c-Src allein zwar das Tumorwachstum in vivo deutlich beeinflusst, aber möglicherweise nicht ausreicht, um den metastatischen Phänotyp zu induzieren.
Bauchspeicheldrüsenkrebs
Src-Aktivität wurde kürzlich bei Bauchspeicheldrüsenkrebs untersucht. Lutz et al. (1998) untersuchten duktale Pankreaskarzinome sowie Pankreaszelllinien auf erhöhte Src-Proteinspiegel und Kinaseaktivität. In 13/13 Pankreaskarzinomen und in 14/17 Pankreaszelllinien waren die Src-Proteinspiegel erhöht. Kinaseaktivität war nur in Krebszellen nachweisbar, und diese Aktivität korrelierte weder mit den c-Src- noch mit den Csk-Proteinspiegeln. Weitere Studien unter Verwendung des Tyrosinkinase-Hemmers Herbimycin A zeigten, dass die Src-Aktivität das Wachstum von Pankreastumorzellen maßgeblich fördert. Eine Methode, mit der Src das Wachstum von Bauchspeicheldrüsentumoren fördert, wurde von Flossmann-Kast et al. (1998) vorgeschlagen. Diese Gruppe fand heraus, dass Src die Anzahl der IGF-R-Moleküle (Insulin-like Growth Factor Receptor) pro Zelle erhöht und damit das IGF-abhängige Wachstum fördert. In einer anderen Studie, die auf einem Rattenmodell der Pankreaskarzinogenese basierte (Visser et al., 1996), korrelierte ein Anstieg der Src-Kinase-Aktivität positiv mit der Anzahl der in der Bauchspeicheldrüse vorhandenen Läsionen. Dieser Aktivitätsanstieg ging mit einer Relokalisierung des c-Src-Proteins in den Zellkern einher, was auf eine Rolle von Src bei der Genregulation hindeutet.
Sonstige Krebsarten
Erhöhte Src-Proteinspiegel und/oder Kinaseaktivität wurden bei Lungenkrebs (50-80%) (Mazurenko et al., 1992), Nervenkrebs (23/27 Neuroblastome, 3/3 Retinoblastome) (Bjelfman et al., 1990; Bolen et al., 1985), Eierstockkrebs (Budde et al., 1994; Wiener et al., 1999), Speiseröhrenkrebs (3-4-fache Erhöhung der Aktivität bei Barrett-Ösophagus und sechsfache Erhöhung bei Adenokarzinomen) (Kumble et al., 1997) und Magenkrebs (Takeshima et al., 1991) sowie Melanom (Bjorge et al., 1996) und Kaposi-Sarkom (Munshi et al., 2000). Auch die Kinasen der Src-Familie Lck, Lyn und Fgr werden nachweislich beim Wachstum leukämischer Zellen aktiviert (Abts et al., 1991) (Dai et al., 1998; Danhauser-Riedl et al., 1996; Roginskaya et al., 1999).