English Title: The role of the E6 and E7 gene of Mastomys natalensis papilloma virus in skin tumor development of transgenic mice

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Abstract

Die Rolle genitaler ‚high-risk' HPV-Typen an der Entstehung von Zervixkarzinomen wurde mehrfach untersucht und bestätigt. Für kutane Papillomviren konnte bisher jedoch nicht eindeutig nachgewiesen werden, daß sie bei der Entstehung von malignen Tumoren der Haut beteiligt sind. Jedoch wurden bei Patienten mit Epidermodysplasia verruciformis spezifische kutane HPV-Typen in malignen Tumoren nachgewiesen. Die vorliegende Arbeit untersucht die Beteiligung der E6- und E7-Onkoproteine des kutanen Mastomys natalensis Papillomvirus (MnPV) an der Entstehung von Hauttumoren in transgenen Mäusen. Durch den Einsatz MnPV-E6-transgener Mäuse in eine Mehrstufenkarzinogenese konnte gezeigt werden, daß das kutane E6-Protein in chemisch induzierten benignen Hauttumoren eine Progression in maligne Tumoren auslöst, die histologisch als Plattenepithelzellkarzinome diagnostiziert wurden. Diese progressive Wirkung des MnPV-E6-Proteins auf chemisch induzierte Hauttumoren entspricht der des genitalen ‚high-risk' HPV16-E6-Proteins. In transgenen Mäusen, die ausschließlich mit einem Tumorinitiator oder einem Tumorpromotor behandelt wurden, entstanden keine Hauttumoren. Dies zeigt, daß das MnPV-E6-Protein eine Tumorinitiation oder Tumor-promotion nicht ersetzten kann, sondern beide Ereignisse benötigt um eine maligne Progression bewirken zu können. Die während der Mehrstufenkarzinogenese entstandenen Tumoren wurden auf Mutationen im H-ras-Gen geprüft. Hierbei zeigte sich, daß die Entstehung von Hauttumoren bei MnPV-E6 und HPV16-E6 transgenen Mäusen nicht mit einem Mutationsereignis im H-ras-Gen assoziiert waren. Da transgene Mäuse mit einem konstitutiv exprimierten MnPV-E7-Gen pränatal abstarben, wurden im Rahmen dieser Arbeit transgene Mauslinien erzeugt, in denen das E7-Gen durch Tamoxifen induzierbar exprimiert wird. Das genitale ‚high-risk' HPV16-E7-Protein bewirkt durch seine Interaktion mit Rb eine Proliferationssteigerung in Epithelien. Bei HPV16-E7-transgenen Mäusen konnte in der Mehrstufenkarzinogenese ein Einfluß auf erhöhte Tumorpromotion nachgewiesen werden. In HPV16-E6/E7-transgenen Mäusen findet daher eine kooperierende Verbindung bezüglich Tumorpromotion und Tumorprogression statt. Mit der Erstellung induzierbarer MnPV-E7-transgener Mäuse ist die Möglichkeit zur Erzeugung MnPV-E6/E7-transgener Linien gegeben. Mit Hilfe dieser zweifach-transgenen Linien steht zukünftig ein transgenes System zu Verfügung, daß weitergehende Analysen des Zusammenwirkens eines kutanen E6- und E7-Proteins bei der Tumorentstehung der Haut zuläßt.

Translation of abstract (English)

Squamous cell carcinomas are frequently occurring malignant tumors in humans. ,High-risk'-human papilloma viruses of the genital type play a major role in the development of cervical carcinomas. However, it is unclear whether cutaneous papilloma viruses participate in the formation of malignant tumors of the skin. For a better understanding of the functions of individual genes from cutaneous papilloma virus types in a model system, we established transgenic mice carrying the E6 gene of Mastomys natalensis papilloma virus (MnPV). MnPV itself is able to induce spontaneous keratoakanthomas in its natural host, the rhodent Mastomys natalensis. MnPV-E6 transgenic mice do not develop spontaneous skin tumors and they revealed no obvious phenotype compared to non-transgenic litter mates. However, treating the MnPV-E6 transgenic mice with the tumor initiator DMBA and the tumor promotor TPA in a 2-step-carcinogenesis model, resulted in the development of squamous cell carcinomas with a frequency of nearly 100 % in contrast to the very low frequency observed with non-transgenic controls. This finding suggests that the MnPV-E6 protein may contribute to malignant progression of chemically induced skin tumors. I also developed Tamoxifen inducible MnPV-E7 transgenic mouse lines for the creation of MnPV-E6/E7 transgenic mouselines.