Universität zu Köln

Boland, Jana (2026). Assessment of the role of FGFR1-N546K mutations in neuroblastoma pathogenesis and treatment. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Das Neuroblastom ist durch divergente klinische Verläufe charakterisiert. Bei etwa der Hälfte der Patienten kommt es zu einer spontanen Tumorregression, während die andere Hälfte ein aggressives Tumorwachstum aufweist, das trotz multimodaler Therapie mit einer schlechten Prognose einhergeht. Die Ursache dieser Phänomene ist jedoch nicht endgültig geklärt. Um ein genaueres Verständnis für die Pathogenese zu erhalten, ist die Untersuchung klinischer und molekularer Marker Gegenstand der aktuellen Forschung. Ziel ist es, die Therapiemöglichkeiten, besonders für Hoch-Risiko-Patienten, zu verbessern. In einer kleinen Gruppe von Neuroblastomen konnte eine rekurrente Punktmutation im Gen für den Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Rezeptor 1 (FGFR1) an Position 546 detektiert werden, die zu einem Austausch von Asparagin zu Lysin führte (p.N546K). Klinische Beobachtungen haben gezeigt, dass diese Patienten nur unzureichend auf eine Standard-Chemotherapie ansprach, woraus eine schlechte Prognose resultierte. Auch in anderen Tumoren, insbesondere in pädiatrischen Hirntumoren, konnte diese Mutation nachgewiesen werden. Bei FGFR handelt es sich um einen Tyrosinkinase-Rezeptor, der über verschiedene Signalwege physiologische Prozesse, wie Zellproliferation und Angiogenese, steuert. Genetische Veränderungen in FGFR1-4 können zur Krebsentstehung beitragen. Fusionen, Mutationen oder Amplifikationen konnten in verschiedenen Krebsentitäten, wie beispielsweise im Lungenkarzinom, Mammakarzinom und Urothelkarzinom, beobachtet werden. 2019 wurde der erste zielgerichtete FGFR Inhibitor namens Erdafitinib für erwachsene Patienten zur Behandlung vom FGFR2- oder FGFR3-mutierten fortgeschrittenen Urothelkarzinomen zugelassen; hierauf folgte die Zulassung der Inhibitoren Pemigatinib, Infigratinib und Futibatinib. Weitere FGFR Inhibitoren werden zurzeit in klinischen Studien getestet. Für Krebserkrankungen bei Kindern erfolgte bisher keine Zulassung von FGFR Inhibitoren. In dieser Arbeit sollte mithilfe von in vitro und in vivo Modellen die Bedeutung der FGFR1N546K Mutation in Neuroblastomen im Hinblick auf das onkogene Potenzial bewertet und der Effekt einer gegen FGFR1N546K gerichteten Therapie getestet werden. Zu diesem Zwecke wurden murine Ba/F3 Zellen mit ektoper FGFR1N546K Expression hergestellt. Diese Veränderung führte zu einer Transformation der Zellen von einem Interleukin-3 abhängigen zu einem Interleukin-3 unabhängigen Wachstum und wies damit auf ein onkogenes Potenzial hin. In Übereinstimmung hiermit ließ sich eine erhöhte Phosphorylierung des mutierten FGFR1 und der nachgeschalteten Komponenten des Signalweges nachweisen. Eine Behandlung dieses Zellmodells mit Erdafitinib und Futibatinib zeigte eine Wachstums-Inhibition im niedrig nanomolaren Konzentrationsbereich und eine Hemmung des Signalweges. Die weitere Evaluation erfolgte in gentechnisch veränderten Mäusen, bei denen sich eine Expression von FGFR1N546K im sympathischen Nervensystem induzieren ließ. Tötungen von R26-LSL-FGFR1-N546Kfl/wt;Th-IRES-Cretg/wt Mäusen im Alter von 7, 14 und 21 Tagen (je n =3) wiesen auf das Vorhandensein von Neuroblastomen hin, wobei die Tumorgröße mit zunehmendem Alter mutmaßlich abnehmend war, was auf eine spontane Regression hindeutete. Im Verlauf entstand in 34 von 35 Mäusen kein Neuroblastom-assoziierter letaler Phänotyp, wie die Untersuchung des Langzeit-Überlebens von R26-LSL-FGFR1-N546Kfl/wt;Th-IRES-Cretg/wt Mäusen (n = 35) erwartungsgemäß zeigte. Bei einer Ko-Expression des FGFR1N546K und eines MYCN Transgens (n = 15) kam es hingegen mit einer Penetranz von 100% zur Neuroblastom-Entwicklung mit einem aggressiven Tumorwachstum und Erreichen der Abbruchkriterien im Alter von 17-21 Tagen. Die Überlebensdauer von Th-MYCNtg/wt;Th-ALK-F1174tg/wt Mäusen war dagegen ungefähr zwei- bis dreimal so lang, was auf ein stärkeres onkogenes Potenzial von FGFR1N546K im Vergleich zu ALKF1174L hinwies. Eine Behandlung der R26-LSL-FGFR1-N546Kfl/wt;Th-IRES-Cretg/wt;Th-MYCNtg/wt Mäuse mit Futibatinib (30 mg/kg) zeigte eine stabile Erkrankung in 3/4 Mäusen und eine partielle Remission in einer Maus. Eine Reduktion der Dosis auf 5 mg/kg ergab eine stabile Erkrankung bei 10/12 Mäusen und jeweils eine partielle Remission und eine progressive Tumorerkrankung bei den anderen beiden Mäusen. Aufgrund der Nebenwirkungen, wie Durchfall und Gewichtsverlust, führte nur die geringere Dosis (n = 14) zu einem signifikant verlängertem Überleben mit 5-40 Tagen ab Behandlungsstart im Vergleich zur Kontrollkohorte (n = 13) mit 3-13 Tagen (p < 0.001). Insgesamt lässt sich aus den Ergebnissen dieser Arbeit schließen, dass FGFR1N546K ein starker onkogener Treiber in Neuroblastomen ist. FGFR Inhibitoren stellen eine vielversprechende Therapiemöglichkeit für diese Untergruppe von Hoch-Risiko-Neuroblastom-Patienten dar. Allerdings ist eine weitere Evaluation in Rahmen klinischer Studien notwendig.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Beurteilung der Rolle von FGFR1-N546K Mutationen in der Pathogenese und Therapie von Neuroblastomen German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Boland, Jana boland.jana@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-815343
Date:	2026
Language:	English
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Kinder- und Jugendmedizin > Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin
Subjects:	Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Neuroblastom UNSPECIFIED FGFR1 UNSPECIFIED zielgerichtete Therapie UNSPECIFIED
Date of oral exam:	15 September 2026
Referee:	Name Academic Title Fischer, Matthias Universitätsprofessor Dr.med. Volker, Neuschmelting Universitätsprofessor Dr.med.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/81534