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Hintergrund: Transglutaminase 2 (TGM2) ist ein multifunktionales Enzym mit dualer Funktion als Transamidase und G-Protein. TGM2 spielt eine Schlüsselrolle in krebsassoziierten Prozessen wie Zellüberleben, Angiogenese, Invasion und Metastasierung. Im Hepatozellulären Karzinom (HCC) wird eine erhöhte TGM2-Expression mit frühen Rezidiven, der Entwicklung von Medikamentenresistenzen sowie dem Auftreten von Metastasen in Verbindung gebracht. Erste TGM2-Inhibitoren befinden sich bereits in klinischen Prüfungsphasen für die Behandlung der Zöliakie. Trotz dieser Erkenntnisse bleibt das therapeutische Potenzial von TGM2-Inhibitoren im HCC weitgehend unerforscht.

Material und Methoden: Die TGM2-Proteinxpression und enzymatische Aktivität wurden in drei HCC-Zelllinien (HepG2, Huh7, SK-Hep-1) bestimmt. Niedermolekulare TGM2-Inhibitoren (ZDON und LDN27219) wurden eingesetzt, um deren Effekte auf die Zellexpansion und Apoptose zu analysieren. Apoptose-assoziierte Proteine wurden mittels Proteome Profiler Apoptosis Array identifiziert und mittels Western-Blot-Analysen validiert. Zudem untersuchten wir die synergistischen Effekte einer Kombination von TGM2-Inhibitoren mit Sorafenib auf die Zellexpansion und Apoptose. Immunhistochemische Färbungen an Tissue Microarrays (TMA) mit Proben von insgesamt 152 HCC-Patienten ermöglichten die Evaluierung der Korrelation zwischen der TGM2-Expression und klinischen Parametern.

Ergebnisse: In allen untersuchten HCC-Zelllinien wurden eine TGM2-Expression sowie enzymatische Aktivität nachgewiesen, wobei die höchsten Werte in der Zelllinie SK-Hep-1 beobachtet wurden. Die pharmakologische Hemmung von TGM2 führte zu einer signifikanten Reduktion der Zellexpansion durch eine Induktion der Apoptose. Die Proteome-Analyse zeigte eine Hochregulation pro-apoptotischer Proteine wie FAS, FADD und TRAIL-R2 sowie eine Herunterregulation des anti-apoptotischen Proteins HSP29, was durch Western-Blot-Analysen bestätigt wurde. Die Kombination von TGM2-Inhibitoren mit Sorafenib verstärkte synergistisch die Apoptose durch Aktivierung des FAS/FADD/TRAIL-R2-Signalwegs. Immunhistochemische Färbungen zeigten, dass Patienten mit hohen TGM2-Expressionsleveln häufiger Tumorrezidive entwickelten. Zudem korrelierte eine starke TGM2-Expression mit fortgeschrittenen Tumorstadien sowie einem schlechteren Gesamt- und rezidivfreien Überleben.

Schlussfolgerung: Unsere Daten zeigen, dass die pharmakologische Hemmung von TGM2 die Zellexpansion in HCC-Zelllinien signifikant reduziert und die antiproliferative Wirkung von Sorafenib synergistisch verstärkt. Eine starke TGM2-Expression korreliert mit einer schlechten Prognose in HCC-Patienten. Diese Erkenntnisse stellen TGM2 sowohl als vielversprechendes therapeutisches Ziel als auch als prognostischen Marker im HCC dar.