An Hand einer Folie mit Aufnahmen von Menschen unterschiedlicher ethnischer Herkunft machte Frau Prof. Brauch deutlich, was ein Phänotyp ist: Die Summe aller Merkmale eines Individuums. Eine Ursache für die Unterschiedlichkeit sind Veränderungen im Genom (Genotyp).

Auf die VHL Erkrankung übertragen bedeutet es, dass versucht wird herauszufinden, welche Mutation (Genotyp) welche Krankheitsausprägung (Phänotyp) hervorruft. Seit vielen Jahren gibt es eine Einteilung in VHL Typ 1 und VHL Typ 2, wobei der Typ 2 noch weiter in 2a, 2b und 2c unterschieden wird. Der VHL Typ 1 unterscheidet sich vom Typ 2 darin, dass beim Typ 1 keine Phäochromozytome vorkommen während beim Typ 2 Phäochromozytome immer vorkommen. Das Risiko ein Nierenzellkarzinom zu entwickeln ist beim Typ 2a als gering anzusehen während es beim Typ 2b häufig vorkommt. Beim Typ 2c kommen ausschließlich nur Phäochromozytome vor. Die Einteilung der VHL Erkrankung in die Phänotypen 1 oder 2 erfolgt an Hand des Krankheitsbildes. Eine Zuordnung anhand der VHL-Mutation ist bislang nur in Ausnahmefällen möglich. Jedoch kann der Mutationstyp bereits einen ersten Hinweis liefern. Beim VHL Typ 2 sind über 90 Prozent aller Mutation sogenannte Missens Mutationen. Dabei wird eine Nukleinbase gegen eine andere Nukleinbase ausgetauscht (Punktmutation) so dass im Protein eine andere Aminosäure gebildet wird - das VHL Protein wird also nur geringfügig verändert. Der VHL Typ 1 zeichnet sich hingegen dadurch aus, dass dort oft ganze Teile des VHL Gens fehlen (Deletion), so dass das VHL Protein in seiner Funktion sehr stark eingeschränkt ist. Von den bekannten VHL Mutationen - mehrere hundert verschiedene Mutationen sind bekannt- werden ca. 80 Prozent dem VHL Typ 1 zugeordnet.

Am Beispiel der sogenannten Schwarzwaldmutation erläuterte Frau Prof. Dr. Brauch dann die Genotyp-Phänotyp Beziehung. Auf die Schwarzwaldmutation wurde die Forschung aufmerksam, als eine Familie aus Pennsylvania / USA sich an Ärzte und Wissenschaftler wandte. Von ihren 13 Kindern hatten 9 Jungen und Mädchen ein gutartiges Phäochromozytom. Bei der genetischen Untersuchung wurde dann eine Mutation 505 T>C (Tyr98His) diagnostiziert. Als man sich den Stammbaum und die Molekulargenetik der Familie genauer anschaute, kam heraus, dass die Familie vor über 300 Jahren aus dem Schwarzwald nach Pennsylvania ausgewandert war und dass die gleiche Mutation auch im Schwarzwald sehr häufig vorkommt. Mittlerweile ist die Schwarzwaldmutation die am be-
sten dokumentierte VHL Mutation. Die Mutation wird dem VHL Typ 2a zugeordnet, da Phäochromozytome sehr häufig auftreten, Nierenkarzinome hingegen sind sehr selten.

Die Einteilung der VHL Betroffenen in Typ 1 und Typ 2 ist laut Frau Prof. Dr. Brauch jedoch nur ein erster Schritt. Die Frage ist: „Wie viele Genotyp-Phänotyp Beziehungen gibt es bei VHL?“ Durch intelligente Methoden in der Medizin wird es möglich werden weitere unbekannte Faktoren zu entdecken. Helfen werden dabei zum einen die klinischen Daten der VHL Betroffenen aber auch eine detaillierte Analyse des Genoms der VHL Betroffenen. Neben dem Genom können neuerdings auch die Erforschung des Epigenoms, des Reguloms sowie des Metaboloms neue Geno-Phänotyp Beziehungen aufdecken. Letztere stellen andere wichtige regulatorische Mechanismen zur Prozessierung und Übersetzung der Erbinformation in funktionell intakte Proteine und Stoffwechselprodukte dar.

Die gesamte Erbinformation wird in der DNA gespeichert und besteht aus einer „endlosen“ Abfolge von vier Nukleinbasen (C = Cytosin, G = Guanin, T = Thymin und A = Adenin). Das VHL Gen befindet sich auf dem kurzen Arm des Chromosoms 3 und ist mit 642 Basenpaaren gegenüber anderen Genen relativ klein. Es besteht aus drei Bereichen mit funktioneller Information, den sogenannte Exons, dazwischen liegen „stumme“ Bereiche.
Um aus der genetischen Information eine biologische Aktivität abzuleiten, muss das VHL Gen zunächst in einen Botenstoff (messenger RNA) umgeschrieben werden. Danach kann die Zellmaschinerie ein Eiweiß, das VHL-Protein, herstellen. Das VHL-Protein besteht aus 213 Eiweißbausteinen, den Aminosäuren, wobei sich ihre Anzahl aus der Gensequenz ermitteln lässt, denn jeweils 3 Nukleinbasen liefern den Code für eine Aminosäure (642 Nukleinbasen / 3 = 213 Aminosäuren).
Das VHL-Protein ist ein Tumorsuppressor, d.h. es kann die Entstehung von Tumoren unterdrücken. Von jedem Gen hat jede Körperzelle zwei Kopien, von denen jeweils eine vom Vater und eine von der Mutter geerbt wurden. Das VHL-Protein kann seine Funktion nicht mehr ausüben, wenn beide Allele mutiert (pathologisch/krankhaft verändert, s.u.) sind. Da VHL Betroffene von Geburt an ein defektes Allel geerbt haben, muss im Laufe des Lebens nur noch das zweite, das „gesunde“ Allel eine Mutation erfahren, damit ein Tumor entstehen kann. Dies erklärt, weshalb VHL Betroffene wesentlich früher an bestimmten Tumoren erkranken als Nicht-VHL Betroffene. 

Von DNA-Varianten wird gesprochen, wenn in der DNA eine Veränderung gegenüber dem sogenannten Wildtyp auftaucht. Der Wildtyp ist die DNA-Form, die in der Bevölkerung am häufigsten auftritt, und die eine normale Funktion zeigt. Die funktionellen Konsequenzen der DNA-Varianten entscheiden über die begriffliche Zuordnung: So sind Mutationen DNA-Varianten, die im (funktionalen) Zusammenhang mit einer Krankheit gesehen werden, wohingegen Polymorphismen DNA-Varianten darstellen, die keiner bekannte Funktionsveränderung bedingen, also auch keine Erkrankung anzeigen. Jeder Mensch besitzt Tausende von Polymorphismen. 
Bei Mutationen kann unterschieden werden zwischen der Lokalisation, der Qualität und der Größe der Mutation. Diese drei Eigenschaften entscheiden darüber, wie stark die Funktion des VHL Proteins geschädigt wird. So gibt es Mutationen, die einen schweren Krankheitsverlauf (z.B. hohe Wahrscheinlichkeit eines Nierenzellkarzinoms) haben, während andere milder (z.B. lediglich Phäochromozytome) verlaufen. Punktmutationen sind DNA-Veränderungen, die nur eine einzelne Nukleinbase betreffen. Wird eine Nukleinbase durch eine andere Nukleinbase ersetzt und führt dies beim Protein zum Austausch einer Aminosäure durch eine andere Aminosäure, spricht man von einer Missense Mutation. Führt diese Mutation hingegen zum Abbruch der Eiweißkette, so spricht man von einer Nonsense Mutation. Der Effekt der zuletzt genannten Mutationsart ist in der Regel wesentlich größer als der einer Missense Mutation. Fehlen ein oder mehrere Nukleinbasen kommt es zum Abbruch oder zur Verkürzung des Proteins (Deletion). Das Einfügen von Nukleinbasen (Insertion) zeigt entsprechend analoge Effekte.
Bei der genetischen Untersuchung wird das VHL-Gen auf mögliche Schreibfehler hin untersucht. Der Austausch einer Nukleinbase durch ein andere ist dabei mit dem Verfahren der Sequenzierung feststellbar. Fehlen jedoch sehr viele Nukleinbasen, z. B. über die Grenzen eines Exons hinaus, kann dies mit der Sequenzierung nicht mehr nachgewiesen werden. In der Vergangenheit wurde dann mit verschiedenen Verfahren gearbeitet (Southern Blot, FISH). Für den Nachweis großer Deletionen hat sich heute die MLPA (Multiplex Ligation dependent Probe Amplification) durchgesetzt. Durch die Kombination dieser beiden Techniken (Sequenzieren & MLPA) können heute fast alle VHL Mutationen gefunden werden.

Unter Genotyp-Phäonyp Korrelation versteht man die Zuordnung von bestimmten Mutationen (Genotypen) zu bestimmten Ausprägungen (Phänotypen). Aussagen darüber, welche Mutation welches Krankheitsbild (Schweregrad, Erkrankungsmuster, Organbeteiligung) verursachen kann, nehmen immer mehr an Bedeutung zu. Die VHL-Erkrankung wird zunehmend nach der Qualität der zugrunde liegenden Mutationen unterteilt werden, was direkte klinische Konsequenzen in Diagnostik und Therapie hat.

Frau Dr. Graul-Neumann arbeitet an der Charité und bietet dort genetische Beratungen an, u. a. auch für mögliche VHL Betroffene. Seit Verabschiedung des Gendiagnostikgesetzes in 2009 dürfen genetische Untersuchungen nur dann durchgeführt werden, wenn der Betroffene nach eingehender genetischer Beratung ausdrücklich eingewilligt hat. Eine Blutabnahme im Rahmen eines Krankenhausaufenthaltes ohne eine genetische Beratung ist grundsätzlich zulässig, wenn der Patient einwilligt. Das Befundergebnis soll aber bei Bestätigung im Rahmen einer genetischen Beratung erläutert werden. Eine prädiktive Untersuchung darf nur durch einen Facharzt(ärztin) für Humangenetik durchgeführt werden.

Schätzungen zu Folge soll es in Deutschland zwischen 1.500 und 2.000 VHL Betroffene geben. Für das Bundesland Berlin würde es bedeuten, dass dort knapp 100 Betroffene leben. Zirka 80 Prozent haben die Erkrankung von einem betroffenen Elternteil vererbt bekommen. Die restlichen 20 Prozent sind sogenannte Neumutationen. Im Alter von 60 Jahren haben fast alle Genträger Symptome entwickelt.

Die VHL Erkrankung folgt einem autosomal-dominanten Erbgang. Autosomal bedeutet, dass es nicht auf dem Geschlechtschromosomen liegt und somit Jungen wie auch Mädchen erkranken können. Dominant bedeutet, dass bereits ein defektes Chromosomenhälfte (Allel) reicht, damit eine Krankheitsausprägung entsteht.

Wann ist an die VHL Erkrankung zu denken? 
- Wenn bereits ein Betroffener in der Familie bekannt ist.
- Ein Vorkommen von VHL in der Familie ist bislang noch nicht bekannt, es ist aber ein Tumor in sehr jungen Jahren entstanden oder es sind mindestens zwei VHL-typische Tumoren aufgetreten.
- Beim Auftreten von nur einer Tumorart kann eine molekulare Diagnose (Differentialdiagnose) in Erwägung gezogen werden. Dies sollte jedoch immer nur auf der Basis klarer Anhaltspunkte wie z.B. einem frühem Erkrankungsalter und/oder dem Auftreten mehrerer, eventuell beidseitiger Tumoren durchgeführt werden.

Wie ist der Ablauf einer genetischen Beratung?
Sollte auf Grund der oben genannten Kriterien eine genetische Beratung angezeigt sein, wird zunächst die Familiengeschichte hinterfragt, ob z.B. Angehörige früh verstorben sind, oder ob bestimmte Operationen oder Behinderungen vorkamen. Die Familiengeschichte wird mittels eines Stammbaums visualisiert. Anschließend wird die gesundheitliche persönliche Vorgeschichte besprochen und ärztliche Befundberichte überprüft.
Wird aus den Erhebungen ersichtlich, dass ein Verdacht auf VHL vorliegen könnte, wird eine molekulargenetische Diagnostik veranlasst. Dazu muss der Ratsuchende schriftlich einwilligen. Dieser hat natürlich auch das Recht, dies nicht wissen zu wollen. Dem Ratsuchenden wird ferner der Erbgang erklärt (siehe oben) und das Risiko, die Erkrankung an die Kinder weiterzugeben, erläutert. Das Thema „Kinderwunsch“ kann in einer genetischen Beratung einen breiten Raum einnehmen.
Liegt das Ergebnis der molekulargenetischen Untersuchung vor, wird der Endbefund mit dem Ratsuchenden besprochen. Sollte sich der Verdacht auf VHL bestätigt haben, wird auf die nötigen jährlichen Kontrolluntersuchungen hingewiesen (jährlich Kernspin des ZNS und Abdomen, Augenuntersuchung und Bestimmung der Hormonwerte Adrenalin bzw. Noradrenalin im Blut oder Urin). 

Wo finde ich eine genetische Beratungsstelle? 
Eine genetische Beratung kann man in einem Humangenetischen Institut einer Universität 
oder in einer Humangenetischen Praxis durchführen lassen. (siehe Webseite der Gesellschaft für Humangenetik (GFH) http://www.gfhev.de/de/beratungsstellen/beratungsstellen.php).

Der Ringversuch fand in diesem Jahr das erste Mal statt und war auf Anregung der VHL Selbsthilfegruppe durch eine Anfrage bei der Gesellschaft für Humangenetik (GfH) zustande gekommen. Die für die Ringversuche zuständige Kommission der Qualitätssicherung hatte durch den Vorsitzenden Herrn Prof. Müller-Reible (Universität Würzburg) Herrn Prof. Decker (Universität Mainz / Bioscientia Zentrum für Humangenetik Ingelheim) mit der Durchführung beauftragt. 
Es hatten sich 11 Labore angemeldet, von denen alle ihre Ergebnisse bis zum Stichtag (01.11.06) bzw. mit angekündigter geringer Verspätung eingesendet haben. Ein Labor, das als VHL Diagnostikanbieter in HGQN gelistet ist, hat trotz mehrfacher Aufforderung nicht teilgenommen.

Drei DNA Proben mit Fallbeschreibung wurden verschickt. Für jeden Fall war die Rücksendung der Rohdaten der Analysen und ein Befundbericht gefordert. 

Die Auswertung erfolgte durch Frau Prof. Dr. med. Steinberger, Frau Dr. rer.nat. Wildhardt und Herrn Prof. Dr. med. Decker, alle Fachhumangenetiker am Zentrum für Humangenetik Ingelheim.
Zehn der 11 Teilnehmer haben für alle drei Proben die Veränderungen gefunden und korrekt beschrieben. Ein Labor bietet derzeit noch keine Analyse zur Detektion von großen Deletionen an. Daher konnte dieses Labor für Fall RV# 1 keine Mutation nachweisen. 
Für die Bewertung wurde der ermittelte Genotyp unter Berücksichtigung der angewandten Untersuchungsmethode sowie der Befundbericht zugrunde gelegt. Für den mit der entsprechenden Methode korrekt bestimmten Genotyp wurde jeweils 1 Punkt vergeben. Für jeden Befundbericht erfolgte die Vergabe eines Punktes, wenn mindestens 50% der Angaben, die vom European Molecular Genetics Quality Network als „Best Practice“-Vorschläge erarbeitet wurden, im Bericht enthalten waren (hierzu s.a. http://www.emqn.org/emqn/BestPractice.html). Punktabzug erfolgte für mißverständliche und potentiell für den Ratsuchenden und seine Familie nachteilige Interpretationen und Empfehlungen oder solche, die von den Richt-, Leitlinien und Stellungnahmen (Verlag medizinischegenetik Sonderdruck 7. Auflage, Okt. 2001) abweichen.
Maximal konnte eine Punktzahl von 6 Punkten erreicht werden. Ein Zertifikat erhielten Teilnehmer, die ein korrektes Ergebnis zur Genotypisierung erstellt sowie insgesamt mindestens 2/3 der maximalen Punktzahl erreicht hatten. 

Die Ergebnisse dieses Ringversuches wurden am 7. März 2007 auf der Jahrestagung der Gesellschaft für Humangenetik vorgetragen und öffentlich diskutiert.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass bereits beim ersten VHL-Ringversuch ein hohes qualitatives Niveau der teilnehmenden Laboratorien in Deutschland festgestellt werden konnte.

Der nationale VHL - Ringversuch für 2007 hat schon begonnen. Für 2008 wurde mit dem European Molecular Genetics Quality Network verabredet, ein europäisches Pilotprojekt zum internationalen (EU) VHL Ringversuch von Ingelheim aus, durchzuführen.

Prof. Dr. med. Jochen Decker

Einleitung
Der VHL Family Alliance gelang es mit dem London-Symposium einmal mehr, Grundlagenforscher, Kliniker, Betroffene und ihre Angehörigen zusammenzubringen. Die Wissenschaftler konnten ihre aktuellsten Erkenntnisse austauschen und diskutieren. Denjenigen unter ihnen, die die VHL nur von Experimenten mit Molekülen, gezüchteten Zellen oder Modelltieren kennen, bot sich die Chance, einmal auch die Wirklichkeit der VHL-Erkrankung wahrnehmen zu können. Die teilnehmende Ärzteschaft wurde auf neue Möglichkeiten der Diagnostik, Therapie und Prävention aufmerksam gemacht, was sich unmittelbar auf die Beratung und medizinische Betreuung von VHL-Patienten auswirken sollte. Die Betroffenen und ihre Angehörigen gewannen Einblick in die Komplexität der z. T. immer noch wenig verstandenen biomedizinischen Ereignisse, die den vielschichtigen Symptomen der VHL-Erkrankung zu Grunde liegen. Forschungserfolge stellen sich nur schrittweise ein. Immer wieder kommen neue Aspekte und neue Fragestellungen hinzu. Dies erfordert Geduld, von allen! Es wurde immer offensichtlicher, wie wertvoll Gewebeproben von Patienten für die Entschlüsselung der VHL-Krankheitsmechanismen sind.
 

Bekannte Mechanismen, die zur VHL-Erkrankung führen.

Ein entscheidender Durchbruch bei der Erforschung der VHL-Erkrankung erfolgte 1993 mit der Identifizierung des VHL-Gens. Das VHL-Gen blieb im Verlaufe der Evolution konserviert. Dies deutet auf seine wichtige biologische Bedeutung hin. Gene sind Rezepte, damit Zellen umschriebene Eiweisse (= Proteine) mit der richtigen Anzahl und Zusammensetzung ihrer Grundbausteine, den Aminosäuren, synthetisieren können. Das VHL-Gen-Rezept  wird in allen Zellen benutzt; d.h. überall exprimiert. Es ermöglicht die Bildung von 2 Alternativen des VHL-Proteins, die mit verschiedenen anderen Eiweissen Komplexbildungen eingehen können. Unter diesen sind die sogenannten Transkriptionsfaktoren HIF1α und HIF2α (HIF = „hypoxia-inducible factor“) von besonderem Interesse, weil sie weitere Gene aktivieren, darunter diejenigen für das Erythropoietin (= EPO), den Wachstumsfaktor für die Auskleidung der Blutgefässe (vaskulärer Endothel-Wachstums <„growth“>-Faktor = VEGF), den von Blutplättchen stammenden Wachstumsfaktor (= PDGF) sowie Enzyme, die in die Glykolyse (Abbau von Glucose im Zellplasma) involviert sind. Fallen beide VHL-Gene, das väterliche und das mütterliche, in einer einzelnen Zelle funktionell aus, werden die durch Sauerstoffmangel induzierten HIF- Faktoren nicht mehr entsorgt. Sie stimulieren die Produktion der obgenannten Wachstumsfaktoren weiterhin, auch wenn diese nicht mehr benötigt werden. Die meisten VHL-Patienten haben ein mutiertes (defektes) VHL-Gen von einem Elternteil geerbt. Damit weisen sie mit dem zweiten normalen VHL-Gen nur mehr eine diesbezügliche „Sicherung“ auf. Sobald auch dieses in einer Zelle eine Mutation erfährt, sind die Voraussetzungen erfüllt, damit der Krankheitsprozess in Gang kommen kann.
 

Einführende Literatur:  
Kaelin WG Jr. Nat Rev Cancer 2002; 2: 673-682  
Müller Hj et al. Schweiz Med Forum 2006; 6: 70-76
 

In der Folge werden die einzelnen Referate des ersten Tages in der Reihenfolge ihrer Präsentation kurz zusammengefasst. Die Literaturhinweise sollen einen vertieften Einblick in die einzelnen Forschungsprojekte und deren Ergebnisse ermöglichen.
 

Die extrazelluläre Matrix und die Gefässproliferation

Gemäss den Untersuchungen von Arnim Pause, Montreal/Kanada, tut das VHL-Genprodukt (= VHL Protein) mehr als nur gerade den Abbau der durch Sauerstoffmangels produzierten HIF-Faktoren (siehe oben). Es beeinflusst auch die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix (ECM). Gewebe besteht nämlich nicht nur aus Zellen. Einen erheblichen Teil ihres Volumens macht der extrazelluläre Raum aus, der unter anderem von einem komplexen Makromolekülgeflecht aufgefüllt wird, das man extrazelluläre Matrix nennt. Der Verlust der Unversehrtheit (Integrität) der ECM, wie sie bei VHL beobachtet wird, führt zur Förderung der Gefässbildung (Angiogenese). Blutgefässe haben eine bessere Möglichkeit, durch den extrazellulären Raum in das Tumorgewebe einzudringen. Somit eignet sich die VHL-Erkrankung als von der Natur gegebenes Modell, um die Mechanismen der Gefässbildung in normalen und entarteten Geweben zu erforschen.

Weiterführende Literatur:  
Kurban G. et al. Cancer Res  2006;  66: 1313-1319
 

Differenzierung von Nervenzellen dank des VHL-Proteins

Das VHL-Protein scheint eine wichtige Bedeutung bei der Ausbildung von verschiedenen Nervenzellen zu haben, was im Hinblick auf die Regeneration von Nervengewebe bei Erkrankungen wie dem Parkinsonismus von grossem Interesse ist. Hiroshi Kanno, Yokohama/Japan, berichtete von Versuchen, in denen das VHL-Gen/Genprodukt in Vorstufen von Nervenzellen der Ratte und anderen Stammzellen transferiert wurde und dort die neuronale Differenzierung anregte. Dieses Phänomen ist mit besonderen Motiven (Strukturdomäne) innerhalb des VHL-Proteins (Elongin BC-Bindungsstelle) verknüpft.
 

Weiterführende Literatur:  
Yamada H et al. Ann Neurol 2003; 54: 352 – 359
 

Der Zebrafisch: ein neues Tiermodell zur Erforschung der VHL-Erkrankung

Der Zebrafisch (korrekte Bezeichnung: Zebrabärbling) eignet sich als Modellorganismus für menschliche Erbkrankheiten. Mittels mutagener (das Erbgut schädigender) Chemikalien lassen sich seine Gene so verändern, dass sie den beim Menschen krankheitsverursachenden Versionen entsprechen. Die Embryonen entwickeln sich ausserhalb der Mutter und sind optisch durchsichtig. Man kann mit ihnen leicht Gewebetransplantationsexperimente vornehmen. Die Fische haben zudem einen kurzen Generationszyklus und viele Nachkommen.

Zebrafische weisen zwei VHL-Gene auf: vhl1 und vhl2. Rachel Giles, Utrecht/Niederlande, untersuchte Zebrafisch-Embryonen bei denen beide oder nur eines dieser Gene ab Zeugung mutiert waren. Die Embryonen mit zwei mutierten vhl1-Genen weisen ein komplexes Krankheitsbild auf: u.a. gestörte Reaktion auf Sauerstoffmangel, vergrössertes Herz mit abnorm aussehenden Zellen, vermehrtes Blutvolumen und Expression von Markern des Knochenmarkes bereits auf deren Vorstufen/Stammzellen, abnorme Nierentubuli und eine gesteigerte Bildung von Blutgefässen. Ein Ausfall des vhl2-Gens beeinträchtigt die primäre Zilienbildung. Zilien sind haarförmige Gebilde auf der Oberfläche vieler Zellen, die Schlagbewegungen ausführen können (siehe unten). Die weitere Erforschung der Zebrafisch-Modelle wird neue, grundlegende Einblicke in die VHL-verursachenden Krankheitsmechanismen eröffnen.
 

Genexpression Mikro-Array-Profile

Obwohl die Rolle des VHL-Gens/-Eiweisses bei der Regulation von HIF gut dokumentiert ist, bleibt weiterhin unklar, woher die vielgestaltigen Läsionen der VHL-Erkrankung resultieren (siehe oben). Sogenannte Mikro-Arrays erlauben es, Mutationen oder Varianten verschiedener Gene, bzw. deren Expression gleichzeitig analysieren zu können. Eamon Maher, Birmingham/UK, berichtete von Mikro-Aarray-Profilen, die mit Nierenkarzinom- und Phäochromozytom-Zelllinien erzielt wurden, die von Patienten mit verschiedenen VHL-Typen stammten. Dabei entdeckten sie 19 unterschiedliche VHL-Zielgene, die mit der Entwicklung des Nierenkarzinoms verbunden sind. Die mögliche Funktion dieser Zielgene wurde im Reagenzglas abgeklärt. Die unterschiedlichen Auswirkungen auf die Zielgene könnten für die klinischen Unterschiede der VHL-Krankheitstypen je nach vorliegender VHL-Mutation verantwortlich sein.
 

Weiterführende Literatur:  
Abdulrahman et al, Oncogene 2006, 25 in press.  
Pollard PJ et al. J Clin Endocrin Metab 2006, in press
 

Aktivierung und Rolle von HIF (Hypoxia-inducible Factor)

Auch Patrick Maxwell, London/UK, ging in seinem Seminar auf zahlreiche neue Erkenntnisse über die Entstehung und Entwicklung der VHL-Erkrankung ein. Das interzelluläre Adhäsionsmolekül
E-Cadherin spielt allgemein beim Zusammenhalten von Epithelzellen (zusammenhängende Zellschicht, die eine Aussenfläche abdeckt oder ein Hohlorgan auskleidet) eine bedeutungsvolle Rolle. Der Verlust von E-Cadherin kann Krebs begünstigen, indem dadurch das eindringende (invasive) Wachstum erleichtert wird. Die VHL-Inaktivierung in Vorstufen des Nierenkarzinoms geht mit einer deutlichen Herabregulierung von E-Cadherin einher. In VHL-defekten Zelllinien führte die Wiederexpression von VHL zu einer Erholung der E-Cadherin-Erzeugung (Esteban et al. 2006).

Das Rückenmark von VHL-Patienten enthält viele kleine, wenig differenzierte Zellaggregate in den Nervenwurzeln, die als „mesenchymale tumourlets“ (mesenschymale Tumorherdchen) bezeichnet werden. Vortmeyer et al. demonstrierten, dass diese die Ausgangspunkte der Hämangioblastom-Entstehung darstellen. In den Zellen fehlt das VHL Protein. HIF2α und andere HIF-abhängige Zieleiweisse wie CAIX und VEGF sind dort hingegen im Übermaß vorhanden. Die Aktivierung von HIF1α wurde erst in späteren Stadien der Tumorprogression festgestellt. Demzufolge erfolgt die Entstehung von Hämangioblastomen über mehrere Schritte ausgehend aus dem Pool der häufigen Tumorherdchen.

Die Chuvash Polyzythämie wurde kürzlich als neue Form einer VHL-assoziierten Erkrankung beschrieben. Sie wird autosomal-rezessiv vererbt und ist auf eine umschriebene Mutation des VHL-Gens  zurückzuführen (Ang S et al.), welche die HIF-Regulation beeinträchtigt, aber nicht ausschaltet. Smith et al. konnten zeigen, dass diese „VHL“-Patienten Schwierigkeiten mit ihrer Lungen- und Herzfunktion haben, ähnlich wie sie bei der Akklimatisation an den niedrigen Sauerstoffgehalt auf grosser Höhe auftreten. Demzufolge scheint der VHL-HIF-Mechanismus die Reaktion auf verschiedene Sauerstoffkonzentrationen auf zellulärer und systemischer Ebene zu regulieren.

Die Zahl der roten Blutzellen wird durch die Registrierung der Sauerstoffkonzentration in der Niere gesteuert. HIF spielt dabei eine zentrale Rolle. Percy et al. beschrieben eine Mutation im PHD2-Gen (Prolyl-Hydoxylase Domaine  (<PDH>) Protein 2), die zu einer Erythrozytose führt. Die Evidenz spricht dafür, dass dieses Eiweiß für die normale Regulation von HIF wichtig ist.

Abschließend erinnerte Patrick Maxwell an eine Arbeit von SR Walmsley et al. in der sie und ihre Mitarbeiter zeigten, dass bei Sauerstoffmangel die neutrophilen Blutzellen (Fraktion der weißen Blutzellen) vor dem natürlichen Zelltod (Apoptosis) durch einen Mechanismus geschützt werden, der von PDH/HIF1α abhängig ist. In ihren Versuchen konnten sie zeigen, dass die Neutrophilen von VHL-Patienten unter normalen Sauerstoffverhältnissen eine geringere Apoptose-Rate und eine gesteigerte Infektionsabwehr durch ein eigentliches „Fressen“ (Phagozytieren) von Bakterien zeigten, dies auch bei niedrigen Sauerstoffverhältnissen. Diese Beobachtung demonstriert, dass VHL auch das angeborene Immunsystem beeinflusst und dass Träger nur eines mutierten VHL-Gens in der Lage sind, diesbezüglich erfolgreich zu reagieren.
 

Weiterführende Literatur:  
Ang S et al.  Nat Genet 2002; 32, 611 – 621  
Smith TG et al. Plos 2006; 3: 1178 – 1186  
Percy MJ et al. PNAS 2006; 103: 654 – 659  
Vortmeyer A et al.: J Pathol 2006; 210: 374 - 382  
Walmsley SR et al. Blood 2006; 108, 3176 – 3178
 

Suche nach neuen Behandlungsmöglichkeiten für das Nierenkarzinom

Stephan Lee, Ottawa/Kanada, berichtete, dass HIF2α  spezifisch den „transforming growth factor alpha/epidermal growth factor (=EGF)“–Pfad aktiviert und dadurch eine Wachstumsstimulation auf Nierenepithelzellen und Karzinomzellen ausübt. Die Blockierung dieses Pfades genügt, um Nierenkarzinomzellen mit einem VHL-Defekt in Kultur an ihrer Vermehrung, bzw. in der nackten Maus an der Tumorbildung zu hemmen. Der EGF-Rezeptor scheint eine kritische Größe im tumorigenen Potential eines durch HIF2α ausgelösten, VHL-defizienten Nierenkarzinoms zu sein. Daher könnte er sich als attraktives therapeutisches Ziel erweisen. Diese Möglichkeit ist mit grossen Hoffnungen verbunden.

Weiterführende Literatur:  
Gemmill RM et al. Brit J Cancer 2005, 92, 2266-2277  
Smith K et al Cancer Res 2005; 65: 5221-5230

Zur Behandlung des Phäochromozytoms

Eijiro Nakamura, Kyoto/Japan, und Mitarbeiter untersuchten durch das VHL-Genprodukt regulierte Proteine und stiessen dabei auf das Clusterin. Beim VHL Typ 2C ist die Regulation des Clusterins gestört. Die Clusterin-Erzeugung war in Phäochomozytomen ohne VHL-Expression reduziert. Clusterin könnte ein Marker für eine HIF-unabhängige Funktion des VHL-Eiweißes sein. Aufgrund von Be-obachtungen an Rattenzellen leitete er ab, dass Phäochromozytome und Paragangliome aus Vorstufen der neuronalen Zellen hervorgehen, die während der Entwicklung nicht richtig ausgewählt werden.
 

Weiterführende Literatur:  
Nakamura E. et al. Am J Pathol 2006; 168:574 - 584
 

Nox4, ein weiterer Kandidat für eine gezielte Nierenkarzinomtherapie

Jodi Maranchie, Pittsburg/USA, stellte Untersuchungen vor, die zeigen, dass das Enzym Nox4, eine NADP(H)–Oxydase, für die Erzeugung und Aktivierung von HIF2α auch in Abwesenheit des VHL-Proteins kritisch ist und somit eine eigenständige Bedeutung  für die Entwicklung des Nierenkarzinoms hat. Demzufolge dürfte auch Nox4 ein Kandidat auf molekularer Ebene für eine gezielte Therapie des klarzelligen Nierenkarzinoms sein.
  

Weiterführende Literatur:  
Maranchie JK, Zhan Y: Cancer Res 2005; 65: 9190 – 9193
 

Defekte der Zilien als Ursache der Zystenbildung in Niere, Bauchspeicheldrüse und Leber

Praktisch alle Zellen der Wirbeltiere und des Menschen haben haarförmige Ausstülpungen an der Zelloberfläche, die primäre Zilien genannt werden. Obwohl die Zilien seit mehr als 100 Jahren bekannt sind und es aufgefallen ist, dass Ziliendefekte bei verschiedenen menschlichen Erbkrankheiten wie Degeneration der Retina, polyzystische Nierenerkrankung oder Neuralrohrdefekten auftreten, wird ihre Funktion immer noch unzureichend verstanden.  Dorus Mans, Utrecht/Niederlande, und  Mallory Lutz, New York/USA, zeigten, dass die Bildung von Nierenzysten bei VHL-Patienten mit Anomalien der primären Zilien verknüpft ist. Gezüchtete Nierenkarzinomzellen von VHL-Patienten entwickeln keine Zilien. Dies ist ein von der HIF1α-Expression unabhängiger Mechanismus und deutet auch auf eine weitere biologische Rolle der VHL-Eiweisse hin, die bei der Verursachung der häufigen Zysten und des Nierenkarzinoms bedeutungsvoll ist. KIF3A, eine Komponenete des Kinesins (Klasse von Motorproteinen der Zilien), scheint dabei der/ein VHL-Protein-Partner zu sein.

Weiterführende Literatur:  
Singla V, Reiter JF, Science 2006;313: 629 - 633  
Lutz MS, Burk RD. Cancer Res 2006; 66: 6903 – 6907
 

Survivin

Survivin ist einer von vielen Vertretern von Hemmstoffen der Apoptose (natürlicher Zelltod). Xiaoging Wu, Erlangen/Deutschland, beobachtete eine starke Expression von Survivin in Zellen von Nierentubuli, jedoch dessen Herabregulierung unter Sauerstoffmangel. Diese Verringerung ist abhängig vom VHL-Protein und von HIF1α. Dies trägt zur Erklärung des antiapoptotischen Verhaltens von Nierenzellkarzinomen und deren Therapieresistenz bei.
 

Ausblick

Komplexe Systeme galten in der Biomedizin bis vor kurzem als entzifferbar, wenn man sie in kleinere, überschaubarere Systeme aufgliedert und dort analysiert. Trotz aller dabei erzielten Erfolge realisieren wir immer deutlicher die Grenzen dieser reduktionistischen Sichtweise. Ein Wald kann letztlich schlecht verstanden werden, wenn man seine Bäume einzeln, eventuell sogar nur im Gewächshaus, analysiert. Statt ein System zu seiner Erforschung in Unterelemente aufzuteilen, dürfte vielmehr dessen gesamthafte Analyse zu neuen Erkenntnissen über die Entstehung und Entwicklung einer Krankheit führen. Fehlsteuerungen während der Entwicklung scheinen bei der Entstehung der VHL-Erkrankung eine große Bedeutung zu haben. Auch Sven Gläsker, Freiburg/Deutschland, berichtete aufgrund der Untersuchung von Gewebeproben von VHL-Patienten über pathologische, molekulargenetische und immunhistochemische Hinweise, dass die Tumorentstehung im Nebenhoden, bzw. bei der Frau in den breiten Mutterbändern (Ligamentum latum) ähnlich wie im Rückenmark oder im Nebennierenmark (siehe oben) von vielen kleinen Läsionen (Tumorherdchen) ausgeht und dass weitere Ereignisse dann dazukommen müssen, damit daraus klinisch erfassbare Tumoren hervorgehen. So muss man nun versuchen, die frühen Entwicklungsstörungen, die sich im Rückenmark, in der Niere, im Innenohr (endolymphatischen Sack), den Anlagen der Geschlechtsorgane und anderswo abspielen, verstehen zu lernen. Aus den dabei gewonnenen Erkenntnissen dürften sich grundlegend neue Strategien zur Prävention/Frühbehandlung der VHL-Erkrankung und nicht nur zur Therapie bereits fortgeschrittener Komplikationen ableiten lassen.

Genetische Grundlagen
Zunächst erläuterte Prof. Dr. Decker einige Begriffe, die in einem genetischen Befund auftauchen können: 
Eine Mutation ist eine krankheitsverursachende Veränderung im Erbgut. Es wird unterschieden zwischen einer erbliche (hereditäre) Mutation und einer erworbenen (somatischen) Mutation. Bei der erblichen Mutation befindet sich die Genveränderung in den Keimzellen (Ei oder Sperma), die nach der Befruchtung in allen Körperzellen des Nachfahren (Lebenshypothek) vorhanden ist. Diese Veränderung wird auch Keimbahn-Mutation genannt. Die somatische Mutation ist eine Genveränderung, die im Laufe des Lebens (nach der Befruchtung) in einzelnen Körperzellen entsteht und sich somit auf nur diese Zelle beschränkt.

Im Gegensatz zu einer Mutation ist ein Polymorphismus eine Veränderung, die nicht krankheitsverursachend ist. Jeder Mensch hat Millionen von Polymorphismen im Genom ( = gesamte genetische Information) jeder Zelle, die zum Teil auch dafür sorgen, dass z.B. jeder Mensch anders aussieht. Bei einer genetischen Untersuchung müssen Polymorphismen jedoch mitbewertet werden. 

In jedem Kern einer Zelle befinden sich die Chromosomen. Die Chromosomen liegen paarweise vor. Eine normale menschliche Zelle hat 46 Chromosomen: 22 Paare von nicht geschlechtsbestimmenden Chromosomen (Autosomen) und zwei Geschlechtschromosomen (Gonosomen). Die Chromosomen bestehen im wesentlichen aus der sog. Desoxyribonukleinsäure, englisch "desoxyribonucleic acid" oder abgekürzt „DNA“. Die DNA ist ein großes Molekül, das die genetische Information trägt, welche die Zellen benötigen, um sich zu replizieren (= sich in identischer Kopie zu verdoppeln) und um Eiweiße (Proteine) zu produzieren. Früher wurde davon ausgegangen, dass ca. 90 % der DNA sogenannte Junk-DNA („Müll-DNA“) sei, die nicht direkt ins Protein übertragen. Heute weiß man, dass die Junk-DNA nicht wirklich Müll darstellt, sondern dass sie sehr wahrscheinlich eine große Rolle bei der Aufrechterhaltung der Organisation unseres Genomes hat (Stabilität und Integrität des Genoms).

Der Mensch hat in jeder Zelle ca. 25.000 - 30.000 Gene. Die Gene sind die aktive Untereinheit der DNA. Jedes Gen enthält den Code für ein bestimmtes Produkt, normalerweise ein Protein. Jeder Mensch hat zwei Kopien des gleichen Gens, eines wurde vom Vater und eines von der Mutter ererbt. Diese beiden Versionen des gleichen Genes werden Allele genannt. Sind diese beiden Versionen völlig identisch, spricht man vom homozygoten Zustand eines Gens. Liegen jedoch Unterschiede zwischen den beiden Genallelen vor, so spricht man von heterozygotem Zustand. Dieser Begriff kann auf das Vorliegen einer Mutation bezogen sein, d.h. eine heterozygote Mutation betrifft nur ein Allel, das zweite Allel liegt in der normalen Version vor. Dies ist der typische Befund, der sich bei der VHL Keimbahn-Mutation finden lässt: eine heterozygote Mutation in der Keimbahn, im Tumor findet sich „später“ eine zweite Mutation, die in der Regel andersartig ist, als die erste, in der Keimbahn aufgetretene Mutation.

Die Arbeit auf chromosomaler Ebene wird als Zytogenetik, die Arbeit auf DNA- und RNA-Ebene wird als Molekulargenetik, und die Arbeit auf DNA/RNA- und auf der Protein-Ebene wird als Molekularbiologie bezeichnet. Oft wird aber zwischen den beiden Begriffen Molekulargenetik und Molekularbiologie nicht genau differenziert.

Das VHL Gen befindet sich auf dem kurzen Arm des dritten Chromosoms in dem Abschnitt 2.5, die genaue Bezeichnung ist: 3p25.3. Das Gen besteht aus drei Organisationsbereichen, den sogenannten Exons. 

Wie ein Gen aufgebaut ist
Die gesamte DNA besteht aus nur vier verschiedenen Bausteinen, den sogenannten Basen. Die Basen heißen Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Der Bauplan eines Genes besteht somit aus einer „schier endlosen“ Abfolge dieser 4 Buchstaben. Es werden jeweils 3 hintereinander folgende Basen als eine Einheit (Codon) betrachtet und jeweils in eine spezifische Aminosäure im Protein übersetzt. Diese Übersetzung der jeweiligen Basenabfolge in entsprechende Aminosäuren nennt man Translation. Dabei ist es wichtig, dass ein sogenanntes Leseraster (strenge Definition von jeweils drei hintereinander folgenden Basen) eingehalten wird. So stehen die drei Basen AAA für die Aminosäure Phenylalanin, AAT für Leucin usw. Diese Übersetzungsweise (3 zu 1) ist notwendig, da für 20 verschiedene Aminosäuren jeweils nur vier verschiedene Basenarten zur Verfügung stehen. Das bedeutet, dass jeweils 3 Basen (oder auch Basenpaare genannt) in jeweils eine genau definierte Aminosäure übersetzt (codiert) werden. Dies nennt man auch unseren genetischen Code. Liegt ein Schreibfehler im genetischen Code vor, spiegelt sich dies in einem Schreibfehler der hintereinander abfolgenden Aminosäuren des daraus resultierenden Proteins mit entsprechender Funktionseinbuße wider. Das VHL Gen besteht aus 642 Basen, aufgeteilt in drei Organisationseinheiten (Exons). Dies wird entsprechend in ein Protein von 213 Aminosäuren umgeschrieben.

Methoden der genetischen Diagnostik
Mit der molekulargenetischen Diagnostik soll überprüft werden, ob die Abfolge der Basen des VHL Gens normal oder verändert ist, und somit eine krankheitsverursachende Mutation vorliegt. Für die Untersuchung muss als erstes die DNA aus dem Blut des Patienten isoliert werden. Dann wird die DNA des VHL Bereichs mit einer sogenannten Polymerase Ketten Reaktion (PCR = polymerase chain reaction) vermehrt, damit diese DNA in ausreichender Menge vorliegt. Erst danach kann sie weiter untersucht werden. Mit der Sequenzierung wird zunächst überprüft, ob die Abfolge der Basen korrekt ist. Wird dabei festgestellt, dass z.B. eine Base C durch die Base G ersetzt wurde, handelt es sich um eine sogenannte Punktmutation. Punktmutationen sind also sehr kleine Veränderungen. Der Unterschied zwischen der Auswirkung einer Punktmutation, die eine Substitution (das Ersetzen einer Base durch eine andere) und einer Punktmutation, bei der eine Base fehlt (Deletion), machte Prof. Decker an hand eines kleinen Satzes deutlich: „Rot ist die Kuh“. Bei einem Austausch einer Base (Substitutions-Punktmutation) wird ein Buchstabe, durch einen anderen ersetzt (R durch T): z.B. „Tot ist die Kuh“. Der Sinn des Satz ist zwar entstellt, ist aber noch nachvollziehbar. Während bei der Deletions-Punktmutation (Das „T“ wird entfernt) das Leseraster (s.o.) verschoben wird: „oti std ieK uh..“, der Sinn ist nicht mehr verständlich. Auf Proteinebene hat eine Substitutions-Punktmutation zur Folge, dass im Protein eine Aminosäure durch eine andere ersetzt wird (Missense Mutation). Während eine Deletion oft zu einer Verkürzung des Proteins führen kann. Diese zweite Störung kann eine gravierendere Auswirkung auf die Funktionsveränderung haben, als es die Substitution hätte. 

Mit der Sequenzierung ist es nicht immer möglich, festzustellen, ob z.B. ein größerer Bereich des Gens betroffen ist, dass z.B. ein ganzes Exon fehlt (grosse Deletion). Dieses ist mit der sogenannten MLPA Analyse (Multiplex ligation-dependent probe amplification) möglich. Mit dieser Methode wird überprüft, ob in einem vorher genau definierten Abschnitt auch entsprechend viele Basen vorhanden sind. Ist dies nicht der Fall, handelt es sich um eine große Deletion, die möglicherweise unter ausschließlichem Einsatz der Sequenziermethode übersehen worden wäre.

Die Beurteilung, ob es sich z.B. bei einem Basenaustausch tatsächlich um eine Mutation oder um einen nicht krankheitsverursachenden Polymorphismus handelt, ist der schwierigste Schritt und auch ein wichtiger Teil bei der Interpretation des Ergebnisses. Mittlerweile gibt es über 800 dokumentierte VHL Mutationen. Der Humangenetiker kann also zunächst überprüfen, ob „seine“ Mutation in einer der VHL Mutationsdatenbanken bereits gelistet ist. Ist dies nicht der Fall, muss er überprüfen, welche Auswirkungen die Veränderung auf das Protein hat, d.h. ob die Veränderung funktionsstörend ist. Die Beurteilung hierbei hängt ganz entscheidend von der Lokalisation der Veränderung ab.

Vererbung
Da sich das VHL Gen nicht auf einem Geschlechtschromosom, sondern auf einem Autosom befindet, können sowohl Männer als auch Frauen an VHL erkranken und die Erkrankung vererben. Es wird gesagt, der Erbgang ist autosomal. Personen, die ein verändertes VHL Gen haben, erkranken mit hoher Wahrscheinlichkeit an VHL. Das wird dominant genannt. Das Risiko VHL weiterzuvererben, liegt für jedes Kind bei 50 Prozent, je nachdem ob das VHL betroffene Elternteil das krankhafte oder das gesunde Allel weitergibt.

Jeder VHL Betroffene hat in jeder Zelle seines Körpers auf Grund der Vererbung (Keimbahnmutation) bereits ein defektes VHL Gen. Damit es aber zur Ausprägung der Erkrankung kommt, muss sich auch das 2. Gen/Allel in einer Körperzelle verändern. Dies wird auch als das „zwei-Treffer-Modell“ (two hit theory nach Knudson) bezeichnet. Neuere Untersuchungen haben darüber hinaus ergeben, dass auch andere Krebsgene involviert sein müssen, damit es zur Tumorentstehung kommt. 

Mit dem zwei-Treffer-Modell kann auch erklärt werden, warum VHL Betroffene früher – also in jüngerem Alter - gleichartige Tumoren entwickeln, als Personen ohne VHL. Da der erste Treffer bereits mit der Zeugung in jeder Zelle vorhanden ist, fehlt nur noch der zweite Treffer im anderen Gen, damit ein Tumor entstehen kann. Bei Nicht-VHL Betroffenen müssen hingegen beide Gene an der gleichen Stelle sich verändern, dieser „Zufall“ dauert natürlich viel länger.

Genotyp – / Phänotyp-Korrelation 
Die VHL Erkrankung wird in zwei Gruppen unterteilt. Sie unterscheiden sich darin, ob bei einer Mutation ein Phäochromozytom (Nebennierentumor) vorkommt, oder nicht. Beim VHL Typ 1 kommen keine Phäochromozytome vor. Der VHL Typ 2 entwickelt innerhalb der betroffenen Familie immer ein Phäochromozytom, es wird aber noch weiter unterteilt. Beim VHL Typ 2a kommt kein Nierenzellkarzinom vor, beim VHL Typ 2b kann auch ein Nierenzellkarzinom auftreten und beim VHL Typ 2c kommen nur Phäochromozytome vor.

Die exakte Einteilung, welche Mutation in welche Gruppe gehört, lässt sich zur Zeit noch nicht an Hand von genetischen Untersuchungen mit letzter Sicherheit sagen, sondern nur an Hand der klinischen Ausprägung. Damit solche Mutationszuordnungen zu spezifischen Krankheitsausprägungen immer besser möglich werden, benötigt man für jede Mutation relativ viele Fälle, bei denen die klinische Ausprägung gut dokumentiert ist. Hierzu sind Mutationsdatenbanken enorm wichtig. Es kann heute schon gesagt werden, dass Mutationen, die zu grösseren Deletionen, d.h. Trunkationen (= vorzeitiger Abbruch des Proteins) führen, in der Regel dem VHL Typ 1 zugerechnet werden können (ohne Phäochromozytom). Ferner gibt es eine Studie von Lineham, die besagt, dass Betroffene mit einer Deletion, die einen genau definierten Bereich der genetischen Region um VHL herum nicht betrifft, häufiger Nierenzellkarzinome entwickeln, als Betroffene, deren VHL Gen mit dieser Region komplett verloren gegangen ist. Dieser Unterschied ist sehr deutlich, so haben Betroffene mit der „günstigen“ Mutation in weniger als 20 % der Fälle Nierenkarzinome, während Personen mit der „ungünstigen“ Form in über 50 % der Fälle ein Nierenkarzinom entwickelten. Da die Studie an über 100 Personen aus über 50 nicht verwandten Familien durchgeführt wurde und daher sehr aussagekräftig ist, sollte die MLPA Methode (oder eine vergleichbar empfindliche Methode) heute bei der molekulargenetischen Routine-Untersuchung von VHL eingesetzt werden.

Fallbeispiel
Abschließend berichtete Prof. Decker den Fall einer Familie. Beim Vater konnte ein Basenaustausch nachgewiesen werden, er war aber nicht erkrankt. Bei der Mutter und dem Sohn konnte lange Zeit keine VHL Mutation nachgewiesen werden, obwohl beide bereits Tumoren entwickelt hatten. Dieser „Widerspruch“ konnte erst erklärt werden, als man eine große Deletion fand, die mit der normalen Sequenzierung unentdeckt geblieben war. Die vermeintliche Punktmutation beim Vater wurde daraufhin als ein Polymorphismus beurteilt.

Zusammenfassung
Mutationen können unterschieden werden nach ihrer Qualität (Deletion=Verlust, Insertion=Einfügen von Basen u.ä.), ihrer Lokalisation entlang dem Gen (bzgl. der Funktion unterschiedlich wichtiger Bereiche) und ihrer Größe (Deletions-Punktmutation oder grössere Deletionen, die ganze Exons betreffen können). Ferner ist zu unterscheiden, ob sie in der Keimbahn (vererblich) oder in der Körperzelle (somatisch, nicht vererblich) auftreten. Polymorphismen sind hingegen Norm-Varianten ohne funktionelle Konsequenzen. 
Bei der genetischen Untersuchung ist eine detaillierte Beschreibung und weiterführende Interpretation der Art der VHL-Mutation wichtig und heute möglich. 
Es gibt mehrere sich ergänzende Verfahren, wie z.B. die Sequenzieren und die Deletions-Analyse (z.B. MLPA), die heute eingesetzt werden, um Mutationen zu entdecken.
Die Aussagen über die Auswirkung einer Mutation (Genotyp) auf die Ausprägung (Phänotyp) hat bereits einen großen klinischen Wert und wird bei der VHL Erkrankung weiter an Bedeutung gewinnen.

Wie bereits auf der Mitgliederversammlung im Herbst in Dresden angekündigt, haben wir im November einen Fragebogen an die genetischen Institute verschickt, die über die GfH (Gesellschaft für Humangenetik) die genetische Untersuchung für VHL anbieten. 
In dem Fragebogen wurde u.a. nach der Dauer der Untersuchung sowie den Untersuchungsmethoden gefragt. Eine weitere Frage war, ob die Institute sich vorstellen könnten, an einer Qualitätsüberprüfung teilzunehmen.
Die Resonanz war unseres Erachtens sehr positiv: Sieben von den zehn angeschriebenen Instituten (4 Universitätskliniken und 3 private Labore) haben geantwortet. Hinsichtlich der zeitlichen Dauer der Untersuchung gab es eine zeitliche Spanne von 1 Woche bis 3-4 Monaten (bei großen Deletionen). Als Untersuchungsmethoden wurde von allen Instituten die Sequenzierung und die MLPA Analyse genannt. Auch erklärten sich alle Labore bereit, an einer Qualitätsüberprüfung teilzunehmen.
Im Februar sind wir dann an die Gesellschaft für Humangenetik (GfH) herangetreten und haben um die Etablierung eines Ringversuches gebeten. Unser Antrag wurde von der GfH sehr positiv bewertet, angenommen und umgesetzt: Mitarbeiter des Zentrums für Humangenetik Ingelheim des Bioscientia Instituts für Medizinische Diagnostik haben sich auf Anfrage der GfH bereit erklärt, diesen Ringversuch zu koordinieren und durchzuführen. Die Einführung von Ringversuchen stellt den Beginn eines stetigen Prozesses der Qualitätsverbesserung dar. Es werden die Kriterien der analytischen Genauigkeit, der verständlichen Ergebnisvermittlung und auch der angemessenen Dauer der Untersuchung erfasst und kontinuierlich verbessert werden. So wird es letztendlich möglich werden, Ratsuchenden die Institutionen zu empfehlen, die eine kontinuierliche, durch Ringversuche der GfH getragene Qualitätsverbesserung pflegen. Aus unserer Sicht ist dieses ein großer Schritt in der Verbesserung der Betreuung möglicher VHL-Betroffener.

Einleitung 
In der onkologischen Therapie sind Therapieverläufe und -erfolge in der Regel nur bedingt vorhersagbar. Die Gründe dafür liegen in der mangelnden Kenntnis spezifischer Angriffspunkte für die medikamentöse Therapie. Durch die Aufklärung des menschlichen Genoms und die Identifizierung von Krebs- und therapierelevanten Genen ergeben sich jedoch zunehmend Möglichkeiten, den Zusammenhang zwischen genetischen Ursachen und spezifischen zellulären Folgeeffekte zu verstehen.

Genotyp-Phänotyp-Betrachtungen liefern dazu die Grundlage, indem sie Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Mutationen und zellulären Folgen unter Ausprägung von Krankheitssymptomen liefern. Sie werden in der molekularen onkologischen Forschung zu Rate gezogen, wenn die genetische Ursache einer Tumorerkrankung z. B. Mutationen in einem Tumorsuppressorgen bekannt sind, die krankheitsverursachenden Mechanismen der Tumorentstehung jedoch nicht ausreichend erklärt werden können.

Ein aufschlussreiches Beispiel ist das von Hippel-Lindau-Syndrom (VHL) mit seinen zahlreichen ursächlichen Keimbahnmutationen im VHL-Tumorsuppressorgen und multiplen und vielfältigen Organmanifestationen. Die VHL Erkrankung rückte im Verlauf der letzten Jahre ins Zentrum der Aufmerksamkeit, da sich an ihrem Beispiel anschaulich zeigte, wie sich die wissenschaftlichen Erkenntnisse der molekularen Krankheitsursachenforschung in erste, für Patienten nützliche Informationen umsetzten lassen.

Über den Nachweis des ursächlichen Gens hinaus gelang die Aufklärung eines neuen Krebsentstehungsmechanismus, der die VHL-Tumorentstehung auf der Basis einer Störung des kontrollierten Proteinabbaus erklären und damit den Zugang zu möglichen therapierelevanten Zielmolekülen aufzeigen kann. Während letzteres noch Gegenstand aktiver Forschungsarbeiten ist, erlauben Genotyp-Phänotyp-Betrachtungen schon heute in Einzelfällen eine Abschätzung des organspezifischen Erkrankungsrisikos. Damit ist eine verbesserte Vorsorge im Rahmen des Patientenlangzeitmanagements und belasteter Familien möglich geworden.

Neuerdings können in die molekularen Betrachtungen auch Aspekte der VHL-Proteinstruktur und –Funktion miteinbezogen werden. Auf diese Weise lassen sich die durch Mutationen verursachten spezifischen zellulären Störungen abschätzen, die letztlich zu den Tumoren führen.

VHL-Tumorsuppressorgen und Mutationsspektrum 
Das VHL-Syndrom entsteht infolge eines erblichen Gendefektes im VHL-Tumorsuppressorgen. Weltweit sollen ca. 32.000 Menschen Träger einer VHL-Mutation sein.

Am häufigsten wird die Erkrankung durch Punktmutationen hervorgerufen, die auf Proteinebene den Austausch einer Aminosäure (Missense-Mutation) bewirken und so die biologische Funktion des VHL-Proteins verändern können. Alternativ kann es auch zur Ausprägung eines Stopkodons (Nonsense-Mutation) kommen und damit die VHL-Proteinbildung verhindert werden, was den Verlust der Funktion bedeutet. Ebenso können Nukleotidinsertionen und -deletionen (Frameshift-Mutationen) beobachtet werden, die ebenfalls zu einer Längenveränderung des Proteins und damit zum Verlust seiner Funktion führen.
Eine weitere Mutationsvariante betrifft Spleissregionen (Splice site-Mutation), die auch zum Verlust der Proteinfunktion führen oder eine andere Funktion zur Folge haben kann. Große Deletionen von bis zu mehreren tausend Basen treten in geringerem Umfang auf. Sie können ganze VHL-Exons und darüber hinaus umfassende chromosomale Abschnitte einschließlich des gesamten VHL-Gens löschen.

VHL-Phänotypen
Für die Unterscheidung der VHL-Phänotypen VHL-Typ 1 und VHL-Typ 2 spielen Phäochromozytome eine Schlüsselrolle. Alle Familien, die im Erkrankungsspektrum keine Phäochromozytome aufweisen werden dem VHL-Typ 1 zugeordnet. Die Zuordnung einer Familie zum VHL Typ 2 basiert dagegen immer auf dem Auftreten von Phäochromozytomen im Symptomspektrum.
Schon auf der Basis dieser ersten groben Einteilung zeigte sich, dass fast alle VHL-Mutationen, die mit dem VHL-Typ 2 assoziiert sind, zur Klasse der Missense-Mutationen gehören (Abb. 1) und entsprechend den Austausch einer Aminosäure im Protein bewirken. Den meisten mit dem VHL-Typ 1 assoziierten Mutationen liegen dagegen „gröbere“ Mutationen zugrunde, deren Folge ein wahrscheinlicher Funktionsverlust ist.


Abb. 1 Überblick über die häufigsten VHL-Keimbahnmutationstypen (Missense- und Nonsense-Mutationen, große Deletionen und Mikrodeletionen/Insertionen) beim VHL-Syndrom. Links: Mutationshäufigkeiten unter Berücksichtigung aller VHL-Familien. Mitte und rechts: Häufigkeiten von VHL-Keimbahnmutationen in Abhängigkeit vom Krankheitsphänotyp VHL- Typ 2 (mit Phäochromozytomen) und VHL- Typ 1 (ohne Phäochromozytome)

Die eindrucksvolle Assoziation von Missense-Mutationen und dem VHL2-Phänotyp konnte an einzelnen Beispielen weiter entschlüsselt werden. Je nach Kombination der Phäochromozytome mit anderen Tumoren aus dem Symptomspektrum kann dieser Phänotyp weiter in die Subtypen VHL2A, VHL2B und VHL2C unterschieden werden. Während sich die Häufigkeit von ZNS-Manifestationen bei VHL2A- und VHL2B-Familien nicht von der des VHL-Typs 1 unterscheidet, variieren diese beiden VHL2-Subtypen im Hinblick auf die Häufigkeit von Nierenzellkarzinomen. VHL2A-Patienten erkranken nur in Ausnahmefällen an Nierenzellkarzinomen. Dagegen kommen Nierenzellkarzinome bei VHL2B-Patienten häufig vor. Eine „minimale“ Variante stellt der VHL2C-Phänotyp dar, bei dem nur Phäochromozytome auftreten.

Tab 2.: VHL Phänotypen und assoziierte VHL Keimbahndefekte
*nur vereinzelt

Für alle drei Subtypen wurden charakteristische Missense-Mutationen identifiziert. Auf der Basis der Beschreibung ihrer klinischen Konsequenzen gilt, dass sich ihre biologischen Folgeffekte hauptsächlich im Nebennierengewebe manifestieren, sich ihre tumorigenen Effekte jedoch im Hinblick auf andere Gewebe unterscheiden. Interessanterweise betreffen diese Mutationen unterschiedliche Genabschnitte und nehmen somit Einfluss auf die unterschiedlichen funktionellen Domänen des VHL-Proteins.

Sowohl die Subtypen VHL2A und VHL2B können durch verschiedene Mutationen hervorgerufen werden. Am bekanntesten und speziell für unsere Patienten in Deutschland relevant sind die 505 T>C Mutation (Schwarzwaldmutation) für VHL2A, und die beiden 712C>T sowie 713G>A Mutationen für VHL2B. Letztere basieren nicht wie die Schwarzwaldmutation auf einem gemeinsamen Vorfahren, sonder entstehen in der Regel neu, weshalb man von einem Mutations hot spot spricht. Das häufige Auftreten dieser beiden Mutationen ist ein Hinweis darauf wie anfällig das VHL Gen für Mutationen ist, keinesfalls beschränkt sich diese Anfälligkeit jedoch auf diesen hot spot. Der Subtyp VHL2C ist sehr selten und wurde genauestens bei einer Familie beschrieben, die die Besonderheit von zwei Punktmutationen 775C>G und 454 C>T bei den Genträgern aufweist. 

Rolle des VHL-Proteins
Spezifische molekulare Genotyp-Phänotyp-Betrachtungen wurden erst durch die Aufklärung von VHL-Proteinstruktur und –Funktion(en) möglich. 

Das VHL-Protein besteht aus verschiedenen Strukturabschnitten, die als a- Domäne und b-Domäne bezeichnet werden. Die a-Domäne kann mit einem anderen Protein Elongin C in Interaktion treten und so eine VCBC genannten Komplex bilden, der aus mehreren Komponenten einschließlich dem VHL-Protein besteht. Dieser spielt bei der Markierung von Zielmolekülen für deren „Entsorgung“ eine Rolle. Die eigentliche Erkennung der Zielmoleküle erfolgt jedoch über die b-Domäne. Das VHL-Protein ist somit das molekulare Verbindungsstücks zwischen dem zu entsorgenden Zielmolekül und der dafür benötigten Entsorgungsmaschinerie. Es regelt so z.B. den kontrollierten Abbau des Zielmoleküls HIF, das wiederum für die Regelung der Gefäßbildung verantwortlich (Angiogenese) ist. Die im Rahmen der VHL-Erkrankung auftretenden Keimbahnmutationen führen häufig zur Schädigungen der beiden VHL- Proteindomänen. Insbesondere betreffen Mutationen vom Typ 2A mehrheitlich die b-Domäne während die häufigen Typ 2B Mutationen des Mutationshotspots die a-Domäne betreffen 

Ein noch besseres Verständnis von Genotyp-Phänotyp-Beziehungen wurde durch die Identifizierung eines ersten VHL Zielmoleküls möglich. Dieses Zielmolekül heißt HIF-1 (hypoxia-inducible factor 1) und ist ein Regulationsfaktor von Gefäßbildung, Energiestoffwechsel und programmiertem Zelltod (Apoptose). Er wird in der Regel über die Sauerstoffspannung der Zelle reguliert. Bei normalen Sauerstoffbedingungen wird HIF schnell über den VCBC-Komplex abgebaut, da nicht benötigt. Wird HIF-1 jedoch nicht kontinuierlich auf kleiner Flamme gehalten, kommt es zur vermehrten Stimulation von regulierenden Faktoren, die die Gefäßneubildung, den Energiestoffwechsel und das Zellwachstum anregen. Ein höherer Bedarf an HIF-Aktivität entsteht normalerweise nur bei Sauerstoffmangel (Hypoxie). Auf dieses Signal hin bleibt HIF länger aktiv und in der Folge werden die für die Gefäßneubildung benötigten Faktoren gebildet, damit die Sauerstoffversorgung verbessert werden kann. Dabei handelt es sich um einen zellulären Selbsthilfemechanismus, der fälschlicherweise auch durch VHL-Mutationen ausgelöst werden kann. VHL-Mutationen greifen in dieses sensible Regelwerk ein, indem sie irrtümlich den Zustand eines Sauerstoffmangels hervorrufen und so vermehrt HIF-Aktivität bereitstellen. Dies führt zu den bekannten VHL-Folgeeffekten, d. h. Bildung von Tumoren mit starker Gefäßneubildung. 

Zusammenfassend kann nach heutigem Wissensstand festgehalten werden, dass sich die klinischen Merkmale (Phänotyp) der VHL Erkrankung, wie z.B. eine hohe Gefäßbildungstendenz der Tumoren, durch molekulare Mechanismen erklären lassen, die durch den VHL-Genotyp hervorgerufen werden. Weitere Forschungsaktivitäten konzentrieren sich nun darauf, diese Zusammenhänge noch besser im Hinblick auf die phänotypischen Unterschiede der VHL-Typen zu verstehen, die sich zwar auch auf der Basis der Genotypen beschreiben lassen, deren funktionelle und mechanistische Unterschiede jedoch noch nicht bekannt sind.

Der diesjährige Nobelpreis für Chemie ging an Aaron Ciechanover und Avram Hershko aus Israel sowie an den US-Wissenschaftler Irwin Rose. Diese Ehrung ist für VHL Betroffene von Bedeutung, da damit die Grundlagen zum Verständnis auch der VHL Erkrankung in den Blickpunkt des öffentlichen Interesses gerückt sind. Dieser Zusammenhang wird deutlich, wenn man die VHL-Erkrankung als Störung des Abbaus von Proteinen betrachtet. Die ausgezeichneten Arbeiten der drei Nobelpreisträger haben sich genau mit diesem grundlegenden Mechanismus beschäftigt.

Die drei Forscher hätten einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung der Eiweißregulierung in der Zelle geleistet, erklärte die Königlich Schwedische Akademie in Stockholm. Damit sei das Verständnis möglich geworden, wie die Zelle ihren Lebenszyklus steuere, die Reparatur von Erbgut funktioniere oder die Information von Genen abgelesen werde.

Ihre Leistungen gehörten bislang „nicht unbedingt zu den wissenschaftlichen Entdeckungen, die im Scheinwerferlicht stehen“, betonte Håkan Wennerström, Vorsitzender des Nobelkomitees. Die Arbeit der drei diesjährigen Preisträger sei „fundamentale Grundlagenforschung mit Langzeitwirkung“. „Man wird die Konsequenzen nicht heute oder morgen im Alltag bemerken. Aber die drei haben die Voraussetzungen zu einem besseren Verständnis vieler wichtiger Krankheiten geschaffen.“ Ferner heißt es in der Begründung der Stockholmer Jury: „Dank der Arbeiten der drei Preisträger kann nun verstanden werden, wie Zellen auf molekularer Ebene eine Reihe zentraler Prozesse kontrollieren und bestimmte Proteine abbauen und andere nicht.“

Die preisgekrönten Arbeiten der drei Chemiker liegen schon Jahrzehnte zurück. Der 67-jährige Hershko forscht noch heute gemeinsam mit dem 57 Jahre alten Ciechanover am Technion Israel Institute of Technology in Haifa. Auch Irwin Rose, immerhin schon 78 Jahre alt, ist weiterhin in der Forschung tätig, derzeit an der University of California in Irvine. Die drei Forscher beschrieben ihre Ergebnisse in zwei Arbeiten von 1980. Später entdeckten sie noch weitere Details beim Abbau von Proteinen. 
Während sich die meisten Forscher in den späten 70er und frühen 80er Jahren vor allem für Aufbau und Entstehung von Proteinen interessierten - und damit immerhin fünf Nobelpreise gewinnen konnten -, untersuchten Ciechanover, Hershko und Rose gegen den Trend den Abbau dieser Eiweiße, von denen ein Mensch mehrere hunderttausend verschiedene besitzt. Dabei entdeckten sie einen der wichtigsten zyklischen Prozesse im Zellinneren, nämlich den gezielten Abbau von Proteinen.

Proteine dienen als Bausubstanz, Botenstoffe, Enzyme oder zur Abwehr von Bakterien. Wird ein Protein nicht mehr benötigt, bekommt es in der Körperzelle den "Todeskuss", so die Beschreibung der Nobelstiftung. Das ist beinahe wörtlich zu verstehen: Die Zelle hängt die Markierungssubstanz Ubiquitin wie einen Adressaufkleber an das alte Protein. Mit diesem Aufkleber versehen landet es im zelleigenen Müllverwerter (Proteasom), wo es zerhäckselt wird. Kurz vor der Zerstörung wird Ubiquitin wieder abgehängt, damit es erneut genutzt werden kann.

Genau diese Funktion hat auch das VHL Protein: Es bindet das Beutemolekül HIF und verknüpft es mit dem sogenannten Ubiquitinligasesystem. Über diese molekulare Brücke wird HIF erkannt, markiert und der Entsorgung im Proteasom, einem Schredder für Proteinmoleküle zugeführt. In der normalen Zelle wird durch diesen Entsorgungsmechanismus ein gefährlicher HIF-Überschuss vermieden. 

Wenn der Abbau nicht mehr benötigter Proteine nicht korrekt funktioniert, können z.B. Krebs oder auch VHL entstehen. Für VHL heißt dies: Liegt eine VHL-Keimbahnmutation vor und beide Allele (in einer Zelle) sind geschädigt, ist dieser Regelmechanismus unterbrochen: Die Zelle „denkt“ zu ersticken (ähnlich wie bei einer Sauerstoffunterversorgung) und steuert massiv gegen, indem sie den Abbau von HIF verzögert und die Bildung von Blutgefäße anregt. Unter diesen Bedingungen kommt es zur Ausprägung von VHL-Tumoren. 

Die Entschlüsselung des Mechanismus des Proteinabbaus könnte langfristig zu neuen Medikamenten führen, so die Akademie. Diese Arbeiten ermöglichten zudem, auf der Ebene der Moleküle zu verstehen, wie die Zelle bestimmte Proteine zerlege und andere unberührt lasse. Zu den auf diese Weise angestoßenen Prozessen gehöre auch die Zellteilung als Grundlage für die Entwicklung von Leben und die Regeneration der DNS.

Die Auszeichnung von Ciechanover, Hershko und Rose würdigt nicht nur unser heutiges Verständnis von Proteinabbau und Tumorentstehung, sie sorgt darüber hinaus vor allem dafür, dass die Bedeutung dieses wichtigen biochemischen Prozesses der Aufmerksamkeit einer breiten Öffentlichkeit zugänglich wurde.

Einleitung
Eine medikamentöse Therapie des von Hippel-Lindau Syndroms ist heute noch nicht möglich. Die Gründe dafür liegen in der mangelnden Kenntnis spezifischer Angriffspunkte für die Entwicklung wirksamer Medikamente. Durch die Identifizierung des VHL-Gens im Jahre 1993 ergeben sich zunehmend Möglichkeiten, den Zusammenhang zwischen genetischen Ursachen und spezifischen zellulären Folgeeffekten zu verstehen. Die Entwicklungen und Fortschritte auf diesem Gebiet sind alle zwei Jahre Gegenstand wissenschaftlicher Vorträge und Diskussionen auf dem Internationalen Symposium über die von Hippel-Lindau Erkrankung. In diesem Jahr fand dieses Symposium vom 20. bis 22. Mai in Kochi, Japan, statt. Als Teilnehmer wurden mehr als 50 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus USA, Europa und Asien registriert, die mit ihren Vorträgen insbesondere die ersten beiden Kongresstage bestimmten. Als Fachdisziplinen waren neben den klinisch und diagnostisch orientierten Fächern vor allem biologische, biochemische und pharmakologische Expertisen vertreten. Im interdisziplinäreren Austausch wurde eine weitere wichtige Etappe auf dem Weg zur Identifizierung potentieller therapeutischer Zielmoleküle zurückgelegt.

Dieser Bericht liefert eine Zusammenfassung der über 20 wissenschaftlichen Beiträge, die sich thematisch mit der Entschlüsselung der Funktion des VHL Proteins und den Konsequenzen seiner Störungen im Krankheitsprozess beschäftigten. Er soll Patienten und interessierten medizinischen Laien einen umfassenden Überblick über das aktuelle Forschungsgeschehen und den gegenwärtigen Wissensstand beim VHL-Syndrom vermitteln. Die Zusammenfassung ist themenübergreifend abgefasst und stützt sich im Wesentlichen auch auf die Erklärung der im Zusammenhang auftretenden biologischen Begriffe und Zusammenhänge. Auf diese Weise soll die Komplexität der Einzelvorträge reduziert und eine direkte Auseinandersetzung mit den unterschiedlichen Aspekten dieser Thematik ermöglicht werden. 

Das pVHL-HIF1-System 
Allen Vorträgen gemeinsam war die Betrachtung der VHL-Erkrankung als Störung des Sauerstoffmonitorings der Zelle und der Gefäßneubildung. Daraus folgt, dass sich gegenwärtig das Augenmerk vornehmlich auf die Regulation der zellulären Atmung durch das pVHL-HIF1-System richtet, das bei der Überwachung des Abgleichs von Sauerstoffverbrauch und –nachschub im Organismus eine entscheidende Rolle spielt.

In Tumoren ändern sich die Stoffwechselbedingungen aufgrund der zunehmenden Zellmassen laufend, was sich häufig als Sauerstoffunterversorgung in ihrer Mikro-Umgebung zeigt. Als Reaktion darauf kommt es zur vermehrten Bildung von Faktoren, die die Gefäßbildung (Angiogenese) und damit die Blut- und Sauerstoffversorgung des Gewebes anregen und verbessern sollen. Faktoren, die dabei eine Rolle spielen, werden dem Angiogenese-Regelkreis (angiogenic pathway) zugeordnet. Inzwischen wurde gezeigt, dass der HIF-1 (hypoxia inducible factor 1)-Proteinkomplex die Hauptschlüsselkomponente in diesem Regelkreis darstellt, die für die Aufrechterhaltung der Sauerstoffkonstanz verantwortlich ist.

HIF-1
HIF-1 ist ein Komplex von Molekülen, der sich aus a- und b-Untereinheiten zusammensetzt. Seine normale Aufgabe besteht im Überwachen und Regeln der Sauerstoffkonstanz. Dabei hängt die Aktivität von HIF davon ab, ob und wie gut die Übertragung von Hydroxyl (OH)-Gruppen an die Aminosäuren Prolin402, Prolin564 oder Asparagin803 erfolgen kann. Die OH-Übertragung (Hydroxylierung) an beiden Prolinen wird von Enzymen mit Prolyl-Hydroxylase Aktivität (PHD) durchgeführt. 

Die Bewerkstelligung dieser Reaktion ist Voraussetzung für das Zusammenspiel und –wirken mit dem von Hippel-Lindau (VHL)-E3-Ubiquitin-Ligase-Komplex (VHL-E3), dessen Aufgabe es ist, überschüssiges HIF-1 zu entfernen (Abbildung 1). Entzieht sich HIF-1 diesem geregelten Abbau z.B. bei Sauerstoffarmut (Hypoxie) oder Hypoxie-ähnlichem Zustand bedingt durch VHL-Mutation, so kommt es in der Folge zu einem breiten Spektrum von zellulären und systemischen Reaktionen. Die Folge davon ist die verstärkte Bildung von Genprodukten, die im Rahmen der Angiogenese benötigt werden. Ein Beispiel dafür ist der vaskuläre endotheliale Wachstumsfacktor (VEGF). Interessanterweise wird VEGF häufiger in Tumoren als im Normalgewebe gebildet. 

Prolyl-Hydroxylasen (PHD)
PHD sind in Gegenwart von Sauerstoff aktiv und übertragen jeweils eine OH-Gruppe an die HIF-Aminisäuren Prolin in den Positionen 402 und 564. Insgesamt sind 3 PHD Isoenzyme bekannt, die mit PHD1, PHD2 und PHD3 bezeichnet werden. Noch ist unklar, welches PHD bei der VHL-Erkrankung eine Rolle spielt. Da jedoch PHD2 neben HIF einer der bedeutendsten Sauerstoffmonitore der Zelle ist, - es kann nämlich nur in Gegenwart molekularen Sauerstoffs seine Funktion wahrnehmen -, konzentriert sich das Interesse derzeit auf dieses Enzym. Der PHD-HIF Zusammenhang erklärt, warum die Regulation von HIF bei Sauerstoffmangel nicht mehr funktionieren kann und zu den typischen Folgeeffekten wie die Überexpression von normalerweise nicht vorhandenen Wirkmolekülen führen kann, wie sie auch für VHL-Tumoren bekannt sind. Da es sich beim VHL-Syndrom jedoch nicht um einen echten Sauerstoffmangel, dennoch aber um einen Zustand mit zellulären HIF-Überschuss handelt, erscheint es sinnvoll, die Möglichkeiten der PHD-Aktivierung, d. h. einer VHL-unabhängigen Hydroxylübertragung auf HIF, zu erforschen. 

VHL-Ubiquitin Ligase (auch VHL-E3 genannt)
Die Funktion des VHL-Proteins als Mittler des kontrollierten Abbaus der HIFa-Untereinheit ist aus früheren Berichten bereits bekannt (Abbildung 1). Ebenso bekannt ist die phsysiologische, d.h. die normale Aufgabe des VHL-Ubiquitin-Ligase-Komplexes bei der Eliminierung von HIF durch seine „kontrollierte Zerstörung“ im Proteasom. Dieser physiologische Abbau ist notwendig, um die Zelle vor zuviel HIF zu schützen. Die jetzt neue Erkenntnis schreibt die Interaktion zwischen HIF und VHL-E3 und damit die Wirksamkeit des HIF-Kontrollsystems der Aktivität und Effizienz eines PHD-Enzyms zu. Die entscheidenden molekularen Schauplätze sind dabei ganz bestimmte Aminosäurebausteine des HIF 1 Moleküls, nämlich die Proline in den Positionen 402 und 564. Der bestimmende biochemische Schritt ist dabei die Hydroxylierung dieser Bausteine, d. h. die Übertragung einer OH-Gruppe. Erst nach dieser Modifikation kann eine Bindung zwischen HIF und E3-VHL stattfinden. Somit hängt die VHL-Tumorsuppressorfunktion insgesamt von seiner Fähigkeit ab, hydroxyliertes HIF zu binden. 

Relevanz für die VHL-Erkrankung
Beim VHL-Syndrom geht die Tumorbildung mit einer Fehlregulation der Neubildung von Blutgefäßen einher. Dabei wirken sich Mutationen im VHL-Gen nachteilig auf die HIF-Regulation aus. Im übertragenen Sinne „glaubt“ die VHL-mutierte Zelle zu ersticken. Als Folge davon aktiviert sie ihre eigenen Regelmechanismen, die durch Anregung der Gefäßneubildung die vermeintlich gestörte Sauerstoffversorgung beheben sollen. Im Zuge dieser krankhaften (pathophysiologischen) Vorgänge kommt es jedoch fatalerweise zur Anreicherung von HIF und in der Folge zur überschießenden Bildung und Anreicherung von Faktoren, die das Tumorwachstum begünstigen. Vor dem Hintergrund von Genotyp-Phänotyp-Betrachtungen scheint beim VHL-Syndrom der Mechanismus der HIF-Anreicherung für die Entstehung von Nierenzellkarzinomen und Hämangioblastomen erforderlich zu sein, nicht aber von Phäochromozytomen.

Zusammengenommen erlauben die bisherigen Kenntnisse den Schluss, dass die bei der VHL-Erkrankung auftretenden Fehlregulierung von Zellwachstums und –teilung, HIF Aktivierung und Angiogenese über einen Mechanismus verknüpft sind, der normalerweise der Aufrechterhaltung der Sauerstoffkonstanz bei der zellulären Atmung dient. Damit ist unmittelbar klar, dass die Komponenten des HIF-Regelkreises als Kandidaten für mögliche Therapie-Angriffspunkte ins Blickfeld rücken. Zwar sind einige dieser Komponenten, wie bereits ausgeführt, inzwischen bekannt, jedoch ist gleichermaßen klar, dass die Komplexität der möglichen Wechselwirkungen im Gesamtregelwerk wahrscheinlich eine Vielzahl von beteiligten, jedoch noch unbekannten Faktoren ins Spiel bringen wird.

Die Suche nach neuen Therapie-TARGETS
Als TARGET (engl. Zielscheibe) bezeichnet man Moleküle, die potentiell wirksame Angriffspunkte in der Tumortherapie darstellen. Bei den heute gängigen und derzeit verfügbaren Anti-Tumortherapeutika handelt es sich vorwiegend um Wirkmoleküle, die sich gegen sich schnell teilende Zellen richten. Ursprünglich ging man davon aus, dass sich diese Medikamente gegen die auffälligste Eigenschaft von Krebszellen, nämlich das unkontrollierte Wachstum und die vermehrte Zellteilung richten müssen. Die Erfahrung zeigte jedoch, dass sich Tumoren diesem Angriff häufig entziehen, indem sie nicht darauf ansprechen, resistent werden oder von neuem zu wachsen beginnen. Daraus erklärt sich der dringende Bedarf an SPEZIFISCHEN Anti-Tumortherapeutika, die sich jetzt nicht mehr gegen eine allgemeine Eigenschaft, sondern gegen eine spezifisch ursächliche Eigenschaft dieses Tumortyps richten. Ein unkontrolliertes Zellwachstum ist zwar mit den Hauptproblemen einer Tumorerkrankung nämlich Raumforderung und Metastasierung verknüpft, heute geht man jedoch darüber hinaus davon aus, dass die Eigenschaft des schnellen Wachstums „erst später“ dazu kommt, also eher ein Begleiteffekt ist. Anders ausgedrückt münden Tumor-auslösende Prozesse in Störungen des Zellwachstums, die nicht nur einem, sondern vielen Regelkreisen unterliegen. Das heutige Konzept einer wirksamen Krebstherapie setzt daher schon vorher an und versucht die Intialstörung zu fassen. Dies setzt jetzt aber die genaue Kenntnis der beteiligten Komponenten als potentielle Angriffspunkte (Moleküle) für die medikamentöse Intervention voraus. 
Im Falle des VHL-Syndroms wurde der ursächliche Defekt, nämlich die Störung der VHL-E3 Verknüpfung und der daraus resultierende HIF-Überschuss bereits erkannt. Jetzt laufen die Bemühungen auf Hochtouren das gesamte funktionelle Regelwerk zu identifizieren, das bei der Entstehung verschiedener VHL-Tumoren eine Rolle spielt, um auf diese Weise ein oder mehrere geeignete TARGETS zu identifizieren. Ermutigt werden die Wissenschaftler dabei durch die jüngsten Entwicklungen mit dem Medikament Gleevec, auf das hier wegen seiner besonderen Bedeutung kurz eingegangen werden soll.

Im Jahr 2001 wurde das neue Anti-Tumormedikament Gleevec (Synonyme: ST-571, imatinib, Glivec) für die Behandlung von Krebspatienten mit chronisch myloischer Leukämie (CML) oder gastro-intestinalen Stromatumoren (GIST) freigegeben. Bei Gleevec handelt es sich um einen Blocker für sogenannte Tyrosinkinasen. Diese Enzyme spielen als wichtige Signalüberträger bei der Regulation des Zellzyklus und damit bei der Kontrolle des Zellwachstums eine Rolle. Obwohl es über 90 verschiedene Tyrosinkinasen gibt, kann Gleevec genau die wenigen Enzyme unterdrücken, die CML und GIST verursachen. Im Gegensatz zu bisherigen Erfahrungen in der Anti-Tumortherapie zeigt Gleevec kaum Nebenwirkungen und ist bei über 90% der behandelten Patienten wirksam. Sogar nach 18 Monaten ist noch kein Fortschreiten der Erkrankung zu sehen und die Zahl der Krebszellen reduziert sich drastisch bei mehr als 85% der CML Patienten. Wie ist ein solcher Durchbruch plötzlich möglich? Die Antwort darauf ist, dass es sich dabei keineswegs um einen plötzlichen Erfolg handelt, sondern um das Resultat jahrzehntelanger Forschungsarbeiten. Entscheidend und plötzlich erschien schließlich die Zusammenfügung zweier glücklicher Umstände. Zum einen wurden die Defekte der CML und GIST funktionell exakt charakterisiert, und zum anderen wurde eine Substanz gefunden, die genau die kritischen Tyrosinkinasemoleküle blockieren konnte. CML und GIST sind damit weitestgehend beherrschbar geworden, jedoch wirkt Gleevec (erwartungsgemäß) nur bei diesen Tumoren. Der Durchbruch und beispielhaft hohe Wert dieser Befunde liegt darin, dass sich eine spezifische Krebsfaktorblockade als hoch wirksam und bisher „dauerhaft“ gezeigt hat. 

Geht man davon aus, dass die pharmazeutische Industrie heute schon viele Hunderttausende von Komponenten für Therapie-Eignungsstudien bereit hält, so wird klar, dass der limitierende Schritt in der Entwicklung wirksamer Anti-Tumortherapien die genaue Kenntnis funktioneller Störungen ist. Beim VHL-Syndrom ist mit der Erkenntnis der Bedeutung des HIF-Regelkreises ein erster wichtiger Schritt gemacht worden. Um nun aber das Gesamtregelwerk zu durchleuchten und geeignete Therapieangriffspunkte zu finden, werden die Forschungsarbeiten intensiv fortgesetzt. Die in Kochi zum Thema „potentielle zukünftige Therapietargets“ vorgestellten Arbeiten aus der Grundlagenwissenschaft sind im Folgenden stichpunktartig zusammengefasst. Dabei handelt es sich um Ergebnisse aus so genannten in vitro Untersuchungen, die überwiegend im Reagenzglas und an Zellkulturen gemacht wurden, und daher in ihrer Aussage als vorläufig gelten. Dazu gehören:

• Die Erforschung der VHL-unabhängigen Aktivierung von PHD (Prof. Patrick Maxwell, Imperal College London, England, Dr. Yuichi Makino et al, Dr. Ken-ichi Yasumoto et al., jeweils Universität Tokyo, Dr. Kiichi Hirota et al, Kitano-Krankenhaus, Osaka, Japan). Man verspricht sich davon einen Zugang zur Senkung des zellulären HIF-Überschuss und die Unterdrückung von unerwünschter Gefäßneubildung.

• Die Erforschung weitere Bindungspartner des VHL-E3 Komplexes (Dr. Maria Czyzyk-Krzeska et al., Genomforschungszentrum, Universität Cincinatti, USA). Außer HIF können auch noch andere Proteine von VHL-E3 exekutiert, d.h. dem kontrollierten Abbau zugeführt werden. Dazu gehört Rpb1, eine Untereinheit der RNA Polymerase II. Es handelt sich dabei um ein wichtiges Molekül für die Übersetzung von Gensequenzen in RNA, einem der Proteinbiosynthese vor geschalteten Schritt. Eine mögliche Verbindung zu Regelkreisen scheint möglich, die das Absterben/Überleben von Nervenzellen regulieren.

• Die Erforschung der Rolle des Eph/Ephrin Signalwegs, der von pVHL beeinflussbar ist und der eine Rolle bei der Ausbildung von Zellform, Zellwanderung und Ausbildung der verschiedenen Organabschnitte der Niere haben soll (Dr. Rachel Giles et al., Medizinisches Zentrum, Universität Utrecht, Niederlande). 

• Die Erforschung einer HIF-unabhängigen Funktion, bei der das Enzym Casein Kinase II das pVHL Protein aktiviert, um dadurch Fibronektin in der Extrazellulären Matrix zu deponieren (Dr. Martijn Lolkema, Dr. Emile Voest et al, Medizinische Onkologie, Universität Utrecht, Niederlande). Fibronektin ist ein Grundbaustein der Zelladhäsion. Fibronektine regulieren Zellform und -gerüst und sind damit wesentlich für Eigenschaften wie Wanderung (Migration) und Spezialisierung (Differenzierung) während der Embryonalentwicklung.

• Die Erforschung möglich relevanter Wachstumsfaktoren (Dr. Eijiro Nakamura, Universität Kyoto, Japan und Prof. William G. Kaelin Jr., Dana Faber Institut und Harvard Medical School Boston, USA). Im Zentrum des Interesses stehen dabei IGFBP-3, der Inhibitor des Plasminogenaktivators PAI-I und Clusterin. Während IGFBP-3 und PAI-1 mit HIF wechselwirken und von VHL herabreguliert werden wird Clusterin in einer HIF-unabhängigen Weise hochreguliert. Clusterin soll möglicherweise bei der Entstehung von Phäochromozytomen eine Rolle spielen.

• Die Erforschung der spezifischen Wechselwirkungen im Rahmen der VHL-E3 Interaktion (Dr. Takumi Kamura et al. Medizinisches Institut für Bioregulation, Universität Kyushu, Japan) und HIF Regulation (Dr. Keiichi Kondo, Universität Yokohama, Japan, und Prof. William G. Kaelin Jr., Dana Faber Institut und Harvard Medical School Boston, USA). 

Antiangiogenetische Therapie – VEGF Blocker
Das favorisierte Ziel bisheriger Therapiestudien ist VEGF (vascular endothelial growth factor). VEGF ist ein Wachstumsfaktor, der auch unter normalen Bedingungen in vielen Geweben des Menschen von speziellen Zellen (Endothelien) gebildet wird. Dieser Wachstumsfaktor bewirkt, dass kleine Gefäße (vascular) gebildet werden. Man nennt diesen Vorgang auch Angiogenese (Gefäßbildung). Bei Bedarf wird VEGF normalerweise in kleinen Mengen in die nächste Umgebung der Zellen und auch ins Blut abgegeben. Ein Bedarf wird dadurch definiert, dass die Sauerstoffkonzentration in der Zelle abfällt. Die Zelle reagiert über den oben beschriebenen Steuerkreis VHL – PDH – HIF 1 und kurbelt dadurch die Produktion von VEGF an. Es besteht eine unmittelbare Beziehung zwischen VHL Protein (pVHL) und VEGF Protein (pVEGF), insofern dass ein Funktionsverlust von pVHL zu einer vermehrten Produktion von pVEGF führt. Bis heute ist dieser Mechanismus in den oben beschriebenen Grundzügen verstanden, d.h. das molekulare Stellglied, das erkennen kann, ob die Sauerstoffkonzentration in der Zelle abfällt, ist durch die Identifizierung der Prolyl-Hydroxylasen (PHD) inzwischen bekannt. Liegt nun eine Mutation im VHL-Gen vor, funktioniert dieser Regel- und Steuerkreis nicht mehr normal. Die Zelle reagiert so, als läge ein dauerhafter Sauerstoffmangel vor, obwohl dies nicht so ist. Als Folge davon wird die Produktion von VEGF fälschlicherweise enorm gesteigert. Das VEGF Genprodukt - also das VEGF Protein selbst - ist nicht krankhaft verändert, sondern in seiner Menge überschießend erhöht: Biologen und Mediziner sagen: dieser Faktor ist (pathologisch) heraufreguliert. Es ist diese unphysiologische (unnormale) Menge, die dem Organismus zu schaffen macht. Eine unangemessene, weil nicht am tatsächlichen Bedarf ausgerichtete Bildung von Gefäßen ist jetzt die Folge. Dies ist eine der Ursachen, warum das klarzellige Nierenzellkarzinom, also der für das VHL-Syndrom typische Subtyp des Nierenkarzinoms, sich von den anderen Nierenkarzinomen-Subtypen durch seinen ausgeprägten Gefäßreichtum unterscheidet. Bis heute ist nicht geklärt, warum das Problem der vermehrten Gefäßbildung nicht in allen Organen der Körpers auftritt. Auch bei der Frage nach dem direkten Bezug zur Bösartigkeit des Tumors (Malignität) ist noch einiges unklar. VEGF kommt auch bei der Bildung der zystischen Strukturen der Angiomatosis der Retina und der Hämangioblastome eine gewisse Bedeutung zu. Beim Phäochromozytom scheint dieser schon im Detail bekannte Mechanismus wahrscheinlich keine oder zumindest eine untergeordnete Rolle zu spielen. Dieser Unterschied in der Wirkung von VEGF erklärt auch, warum Medikamente, die auf die Hemmung der VEGF-Wirkung abzielen, nur bei einem Teil der Tumoren aus dem VHL-Spektrum Wirkung zeigen.
Durch die Identifizierung von VEGF als bedeutsames therapeutisches Ziel (TARGET) und durch die Fortschritte der Gentechnik, hat die Medizin heute einige, in ihrer Zahl noch begrenzt, aber hochwirksame Medikamente in der Hand. Diese können gezielt das in krankhaft vermehrter Konzentration vorliegende VEGF hemmen. Diese Medikamentenentwicklung und Austestungen im Rahmen von klinischen Studien erfolgen nahezu ausschließlich in den USA.
Die neuen Medikamente sind häufig so genannte monoklonale humanisierte Antikörper. Dabei handelt es sind um rekombinante – also durch gentechnische Verfahren hergestellte - Immunwirkstoffe (Antikörper), die durch gezielte Veränderung ihrer Struktur so beeinflusst werden, dass sie im menschlichen Organismus (humanisiert) wirksam werden könne. Sie blockieren gezielt die VEGF-Wirkung. VEGF kann nur wirken, wenn es an den Zellen, die es zum Gefäßwachstum anregt, durch die Bindung an spezifische Rezeptoren (VEGF-R) an der Zelloberfläche andockt. Diese Interaktion zwischen dem Wachstumsfaktor und seinem Rezeptor ist hochspezifisch und funktioniert nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. 

Grundsätzlich bestehen nun zwei Möglichkeiten, dieses Schlüssel-Schloss-Prinzip in einem Therapieansatz zu blockieren. Um im Bilde zu bleiben: man kann (1.) den Schlüssel verbiegen, oder aber (2.) das Schlüsselloch blockieren. (1.) Im ersten Fall bindet eine Substanz, wie z.B. ein monoklonale Antikörper an VEGF selbst, um das Andocken an den Rezeptor zu verhindern. (2.) Im zweiten Fall bindet ein Molekül, das wesentlich kleiner sein kann als ein monoklonaler Antikörper an den Rezeptor selbst, um so eine Bindung von VEGF an den Rezeptor unmöglich zu machen. In beiden Fällen sind die veränderten Molekülkomplexe (VEGF+Medikament, oder Rezeptor+Medikament) nicht mehr in der Lage, in der Zielzelle einen Effekt zu erzielen. Damit entfällt – bei unverändert überschießend hoher VEGF- Bildung – der krankhafte Effekt dieses VEGF-Überschusses. Diese Medikamente (VEGF-Blocker) müssen daher dauerhaft genommen werden, weil ja die Ursache der Störung - also die VHL-Mutation - durch die Wirkung des Medikaments nicht behoben wird. Da VEGF jedoch auch an andere Rezeptoren bindet, die nicht nur auf den Tumor beschränkt sind, ist bei der Blockade von VEGF auch mit Nebenwirkungen zu rechnen.

Im Folgenden sollen nun die ersten fünf VEGF-Blocker (AvastatinTM, BAY43-9006, LucentisTM, SU11248 und PTK787) beschrieben werden, die sich heute in ihrer ersten klinischen Anwendung befinden und die auch für VHL-Läsionen, insbesondere für Nierenzellkarzinome und für Hämangioblastome, bedeutsam sein können. Diese Studien wurden während des Symposiums u.a. von Prof. William G. Kaelin Jr., Dana Faber Institut und Harvard Medical School Boston, USA dargestellt. Sie wurden auch im letzten VHL Rundbrief der VHL Alliance USA beschrieben. In einigen Fällen wurden im vorliegenden Bericht auch Daten der beiden jüngsten amerikanischen Krebskongresse eingearbeitet. Es ist wichtig festzuhalten, dass die beschriebenen Studien noch klein sind und sich zum Teil noch in der Anfangsphase befinden. Diese Studien dienen zunächst dazu, Verträglichkeit, Wirksamkeit und Unbedenklichkeit dieser neuen Substanzen zu analysieren. Daher können diese potentiellen „Medikamente“ nur im Rahmen von klinischen Studien eingesetzt werden, die an wenigen Zentren - zumeist in den USA - durchgeführt werden. 

Inhibitoren von VEGF
AVASTIN™ beim metastasierenden Nierenzellkarzinom
AvastinTM ist der Markenname der Firma Genentech für das Medikament Bevacizumab. Es ist ein rekombinanter humanisierter Antikörper (s.o.), der gezielt VEGF bindet und so dessen Wirkung an den Zielzellen blockiert. Dieses Medikament könnte möglicherweise für eine Vielzahl von Tumoren nützlich sein. Im Februar 2004 wurde AvastinTM von der amerikanischen Prüfbehörde (FDA) für den Einsatz beim fortgeschrittenen Dickdarmkrebs in Kombination mit einem anderen Medikament als erster Behandlungsansatz zugelassen. Zwar zeigten sich unter Gabe von AvastinTM auch ernsthafte Nebenwirkungen (z.B. Bauchkrämpfe, Schwäche), der verbesserte Behandlungserfolg war aber so eindeutig, dass dieses Medikament heute für den fortgeschrittenen Dickdarmkrebs eingesetzt wird. In den USA laufen nun klinische Studien an, die prüfen sollen, ob AvastinTM auch beim fortgeschrittenen Nierenzellkarzinom ein sinnvolles Medikament sein kann. Dazu wird AvastinTM - allein verabreicht - verglichen mit einer Kombination von AvastinTM mit einem anderen Medikament (Interleukin-2), das in der Vergangenheit beim Nierenzellkarzinom schon in vielen Studien eine Wirkung zeigte. Beim letzten amerikanischen Krebskongress in Florida im Mai diesen Jahres konnten Ärzte des Amerikanischen Krebszentrum (NCI) zeigen, dass Avastin eine statistisch signifikante Wirkung auf die Wachstumsgeschwindigkeit von Nierentumoren von Patienten hatte, die nicht operiert werden konnten. Das Tumorwachstum wurde um weit mehr als die Hälfte verlangsamt. Die Zahl der untersuchten Patienten ist noch sehr klein, auch die mögliche Wirkungsverstärkung bei Kombination mit anderen Medikamenten sind noch zu prüfen. 

BAY 43-9006 beim metastasierenden Nierenzellkarzinom und bei anderen mit dem VHL-Syndrom assoziierten Tumoren
Diese neue Substanz ist ebenfalls ein monoklonaler humanisierter Antikörper, der an VEGF bindet und damit ein Andocken am VEGF - Rezeptor verhindert. In klinischen Studien wurde BAY 43-9006 an 400 Patienten u.a. für die Behandlung von Nierenzell-, Leber- und Kolonkarzinomen und von Melanomen getestet. Dabei wurden günstige Anti-Tumor-Wirkungen beobachtet. Auf dieser Basis wurde BAY 43-9006 im Oktober 2003 in die Phase III (klinische Entwicklung) überführt. Derzeit läuft eine große multinationale klinische Phase-III-Studie mit 800 Teilnehmern mit metastasierendem Nierenzellkarzinom. Für andere mit dem VHL-Syndrom assoziierten Tumoren sind Studien mit BAY 43-9006 für 2005 geplant. Ansprechpartner werden Ärzte des Massachusetts General Hospitals in Boston oder der Universität von Pennsylvania sein.

Lucentis TM bei Augenbeteiligung
LucentisTM (Genentech) ist ein Fragment eines monoklonalen Antikörpers (ranibizumab) gegen VEGF und wird derzeit in klinischen Studien ausschließlich für altersbedingte Augenerkrankungen (makulare Degeneration) eingesetzt. Innerhalb der nächsten Monate soll diese Studie auch für VHL-assoziierte Augenkomplikationen ausgeweitet werden. Dr. Emily Chew von Nationalen Gesundheitsinstitut (NIH) in Bethesda, MD, USA, wird Ansprechpartner für diese Studie sein.

Inhibitoren des VEGF-Rezeptors 
SU11248 beim metastasierenden Nierenzellkarzinom
SU11248 (Firma Pfizer) ist kein monoklonaler Antikörper, sondern ein sehr kleines Molekül, das an den VEGF Rezeptor und außerdem noch an andere Rezeptoren der gleichen Rezeptorengruppe (PDGF-R) bindet. Als kleines Molekül hat es den Vorteil, dass es oral verabreicht werden kann. 
Beim letzten Kongress der amerikanischen Gesellschaft für Onkologie in New Orleans im Juni dieses Jahres wurde die Wirksamkeit von SU11248 beim metastasierenden Nierenzellkarzinom gezeigt. 70% der 63 Patienten mit fortgeschrittenem Nierenkrebs, die auf sämtliche bisherigen Therapien nicht mehr angesprochen hatten, zeigten eine Stabilisierung ihrer Krankheit. Bei 33% der Patienten hat sich eine Teilrückbildung gezeigt, der Tumor reduzierte sich um die Hälfte. Bei 14 von 21 Patienten hält diese Rückbildung unverändert an. Diese Studie wird von Dr. Motzer vom Memorial Sloan-Kettering Krebszentrum in New York, NY, USA, durchgeführt. Es wurden auch Nebenwirkungen wie Übelkeit, Durchfall und Schleimhautentzündungen beobachtet, die aber relativ mäßig waren. Bei einem Drittel der Patienten wurde die Dosis reduziert, bei keinem war bisher ein Abbruch der Studie notwendig.

PTK787/ZK 222584 bei Tumoren des zentralen Nervensystems
PTK787 (Novartis) ist ein kleines Molekül, das direkt an den Rezeptor von VEGF und von anderen Wachstumsfaktoren (PDGF) bindet und die Wirkung von VEGF blockiert. Wie SU 11248 kann es oral eingenommen werden. Beim Nierenzellkarzinom ist seine Wirkung bereits untersucht worden. Das Medikament wird relativ gut vertragen. Die jetzt geplante Studie wird von Dr. Daniel George vom Dana Farber Krebsinstitut in Boston, USA, durchgeführt. Es sollen zunächst nur 15 Patienten untersucht werden, um die Wirksamkeit dieser neuen Substanz bei VHL assoziierten Hämangioblastomen zu prüfen.

ZUSAMMENFASSUNG
Durch das Verständnis der Krankheitsmechanismen auf der Ebene der Moleküle sind wir heute erstmals in der Lage, eine gezielte – auf die Ursachen ausgerichtete - Therapie in den klinischen Alltag einzuführen. Dies ist für einige wenige Erkrankungen (z.B. CML) beispielhaft gelungen und zeigt auch für VHL den Weg zur kausalen Therapie auf. Hierbei muss klar unterschieden werden zwischen (1.) der heute noch nicht denkbaren Reparatur der Mutation im VHL-Gen selbst in der Keimbahn und (2.) der Möglichkeit, durch die Einsicht in die molekularen Pathomechanismen, in diese gestörten Abläufe gezielt therapeutisch einzugreifen (somatische Therapie, nicht die Keimbahn betreffend). Letzteres ist denkbar geworden durch die oben beschriebene wachsende Zahl von molekularen Behandlungsansätzen (TARGETs). Ein wesentlicher Vorteil könnte auch das Verschwinden oder doch erhebliche Reduzieren von unerwünschten Nebenwirkungen dieser Therapien sein. 

Auf dem Symposium wurden im Bereich der Grundlagenerforschung einige mögliche neue Zielmoleküle für solche so genannten „smart drug“ (engl. Kluges Medikament) Therapien aufgezeigt. Allerdings sind diese neuen Möglichkeiten bisher erst für das VEGF-Molekül und seinen Rezeptor so weit vorangetrieben, dass die ersten klinischen Studien dazu angelaufen sind. Die in diesen kleinen und noch kurzzeitig laufenden klinischen Studien erzielten Behandlungserfolge sind aber viel versprechend und bestätigen, dass hier der richtige Weg beschritten wird.