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Titel: Prädiktive und prognostische Marker in pankreatischen neuroendokrinen Neoplasien in vitro und in vivo
Autor: Boch, Michael
Weitere Beteiligte: Michl, Patrick (Prof. Dr. med. )
Veröffentlicht: 2017
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2017/0737
DOI: https://doi.org/10.17192/z2017.0737
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2017-07371
DDC: 610 Medizin, Gesundheit
Publikationsdatum: 2017-12-07
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0

Dokument

Schlagwörter:
Xenograft, Pankreatische neuroendokrine Neoplasien, Prädiktive Marker, Dacarbazin (DTIC), CUX1, miRNA, 5-Fluorouracil (5-FU), O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferas, Prognostische Marker, Bon-1, CUX1, Bon-1, Pankreatische neuroendokrine Neoplasien

Zusammenfassung:
Bei pankreatischen neuroendokrinen Neoplasien (PNEN) handelt es sich um seltene Tumoren, die von den endokrinen Zellen des Pankreas ausgehen. Biomarker, welche eine effektive Selektion geeigneter Patienten für bestimmte systemische Chemotherapien ermöglichen, sowie Marker von prognostischer Relevanz fü den Therapieverlauf sind jedoch nur unzureichend beschrieben. Daher war das Ziel dieser Arbeit, sowohl in vitro, im Xenograft-Mausmodell als auch in humanen Geweben mögliche prognostische und prädiktive Biomarker zu identifizieren und zu evaluieren. Im Fokus stand hierbei der Transkriptionsfaktor CUX1, dessen Genprodukt in malignen Zellen Gene reguliert, die für proproliferative, antiapoptotische und motilitätsfördernde Prozesse von Bedeutung sind. Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe belegten eine signifikant gesteigerte CUX1-Expression in invasiven humanen Insulinomen. In stabil CUX1-überexprimierenden Bon1-Zelllinien konnten in vitro proproliferative, antiapoptotische und proangiogene Eigenschaften von CUX1 gezeigt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden im Xenograft-Modell der Maus die tumorfördernden Eigenschaften von CUX1 bestätigt. CUX1-üerexprimierende Tumoren zeigten immunhistochemisch eine signifikant gesteigerte Proliferationsrate. Basierend auf diesen in vitro und in vivo Befunden im Mausmodell war es ein weiteres Ziel der Arbeit, die prognostische Relevanz des Transkriptionsfaktors CUX1 bei Patienten mit PNEN zu evaluieren, welche als systemische Chemotherapie eine Behandlung mit 5-Fluoruracil (5-FU)- bzw. Dacarbacin (DTIC) erhalten hatten. Eine hohe CUX1-Expression war bei Patienten mit 5-FU-basierter Therapie mit einem signifikant kürzeren progressionsfreien Überleben (PFS) vergesellschaftet. Jedoch war in dieser Kohorte weder zwischen dem Proliferationsindex Ki-67 noch dem Gesamtüberleben eine Korrelation mit der CUX1-Expression zu beobachten. Hieraus ergab sich als weitere Fragestellung, inwieweit CUX1, unabhängig von den Effekten auf die Proliferationsrate, Resistenzmechanismen gegen zytotoxische Chemotherapien induziert. Hierzu wurden potenziell CUX1-abhängige miRNAs und Enzyme, die in den Metabolismus der Chemotherapeutika eingreifen können, untersucht. Es konnten jedoch keine miRNAs identifiziert werden, die klar durch CUX1 reguliert werden. Ebenso wenig zeigten die Enzyme Thymidylatsynthase (TS), Dihydropyrimidin-Dehydrogenase (DPD) und O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) eine CUX1-abhängige Regulation. Aufgrund von Literaturdaten, dass die letztgenannten Enzyme für andere Tumorentitäten prognostische und prädiktive Aussagekraft besitzen, wurde deren Expression und Relevanz auch an Gewebeproben einer PNEN-Kohorte evaluiert. Die erhöhte DPD-Expression war signifikant mit einer erhöhten objektiven Ansprechrate (ORR) korreliert, zeigte allerdings keine Verlängerung des mittleren progressionsfreien Überlebens (mPFS), während die TS neben einem signifikant gesteigerten mPFS auch einen Trend zu einer besseren Krankheitskontrolle aufwies. Die MGMT hingegen war bei Patienten, die eine DTIC-basierte Therapie erhalten hatten, ohne prognostischen oder prädiktiven Wert. Die potentiellen Biomarker, welche in dieser Arbeit beschrieben wurden, sollten in prospektiven Studien weiter evaluiert werden.

Summary:
Pancreatic neuroendocrine neoplasms (PNEN) form a rare and heterogenous group of tumors that originate from the endocrine cells of the pancreas. Biomarkers that allow an effective selection of patients for individualized systemic chemotherapy, as well as markers of prognostic relevance for the course of the disease however are still lacking. Therefore, the aim of this work was to identify and evaluate potential biomarkers in vitro, in a xenograft mouse model and in human tissues. The transcription factor CUX1, which is known to regulate genes implicated in proliferation, resistance to apoptosis and cell migration mechanisms was in focus of this study. Previous investigations performed by our group showed that the CUX1 expression is significantly increased in invasive human insulinomas. Stably overexpressing CUX1 Bon1 cells demonstrated in vitro the pro-proliferative, anti-apoptotic and pro-angiogenic properties of CUX1 in vitro. In the current work, these tumorigenic features of CUX1 were confirmed using a xenograft mouse model. CUX1 overexpressing tumors significantly modulated proliferation and apoptosis detected via immunohistochemistry. Based on these in vitro and in vivo data, another objective was to evaluate the relevance of the transcription factor CUX1 in patients with PNEN who had received a 5-fluorouracil (5-FU)- or dacarbazine (DTIC)-based chemotherapy. In patients with a 5-FU-based therapy a strong immunohistochemical CUX1 expression was associated with a significantly shorter progression free survival (PFS). However, neither the proliferation index Ki-67 nor overall survival correlated with CUX1 expression. Searching for proliferation-independent mechanisms mediating CUX1-induced resistance to chemotherapy, potential CUX1-associated miRNAs and drug metabolismassociated enzymes were evaluated. However, no miRNAs were identified that were conclusively are regulated by CUX1. Likewise, the enzymes thymidylate synthase (TS), dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD) and O-6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) exhibited no CUX1-dependent regulation. Since literature reports suggest that these enzymes could have prognostic and predictive significance in other tumor entities, the expression levels were evaluated in tissue samples of a PNEN cohort. The increased DPD expression was significantly correlated with the increased objective response rate (ORR). TS was associated with prolonged progression free survival (PFS) and showed a non-significant trend towards prolonged disease control rate (DCR). In contrast, MGMT showed no prognostic or predictive value in patients who received a DTIC-based therapy. Potential biomarkers, as described in this study, should be further evaluated in prospective trials.


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