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Titel: On the transcriptome of ovarian carcinoma and immune cells found in ascites
Autor: Finkernagel, Florian
Weitere Beteiligte: Müller, Rolf (Prof. Dr)
Veröffentlicht: 2017
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2017/0751
DOI: https://doi.org/10.17192/z2017.0751
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2017-07513
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Über das Transkript von Immun- und Krebszellen aus Aszites des Ovarialcarcinoms
Publikationsdatum: 2017-12-14
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0

Dokument

Schlagwörter:
HGSOC, Tumorzellen, high grade serous ovarian carcinoma, Ovarialcarcinom, Transkriptom, OVCA, Eierstockkrebs, macrophages, Krebs <Medizin>, Makrophage, Tumor, Ovarian carcinoma, tumor cells, hoch-gradig serös Ovarialkarzinom, Eierstock, Makrophagen

Summary:
Ovarian carcinoma kills hundreds of thousands of women annually. High grade serous carcinoma is the most common subtype. Like other tumors, high grade serous ovarian carcinoma successfully evades elemination by the immune system - for example, a pro-inflammatory activation state of macrophages is suppresed. Unlike other cancer types, it spreads not only via blood and the lymphatic system, but via peritoneal fluid and growth along the omentum. It is often acompanied by a malignant accumulation of peritoneal fluid, called ascites in which tumor cells and host (immune) cells, such as macrophages, float and interact. Prior to the publications summarized in this cumulative dissertation, no detailed map of these interactions had been published. We compiled a detailed picture of mediators and receptors based on gene expression data from macrophages and tumor cells harvested from the ascites of patients undergoing primary surgery. Though the map is of limited accuracy due to the additional layers of regulation between gene expression and actual effector molecule release, it revealed candidates which were tested for their association with relapse free survival. Among the strongly (negatively) associated mediators were arachidonic acid and its derivatives as well as cytokines such as IL-6 and IL-10. To discern the tumor influence on macrophages, tumor associated macrophages and monocyte derived (i.e. cultured) macrophages were compared. They showed large differences in their gene expression patterns and activation state. The experiment however could not distinguish between tumor and cell culture induced effects. Therefore a more appropriate control, peritoneal macrophages from non-malignant diseases, was sought. These peritoneal macrophages turned out to be very similar to tumor associated macrophages in both gene expression and activation state, suggesting that the tumor ascites environment does not induce, but rather suppresses, a change in activation state. The only discernible difference was a cluster of co-regulated genes related to extra cellular matrix reorganization, which hints that macrophages might play a role in establishing metastases within the coelom. A second focus of this thesis is the role of the nuclear receptor PPAR\betadelta in tumor associated macrophages. We found PPAR\betadelta to be induced during the differentiation of monocytes into macrophages and ascites to contain PPAR\betadelta ligands, e.g. arachidonic acid. PPAR\betadelta signaling was accordingly activated and rendered tumor associated macrophages unresponsive to further stimulation by (synthetic) PPAR\betadelta agonists but susceptible to inverse agonists. Using \invitro{} differentiated macrophages and \exvivo{} tumor associated macrophages we could show that PPAR\betadelta induces a distinct activation state in macrophages and were able to characterize its target gene network in great detail.

Zusammenfassung:
Eierstockkarzinom tötet jährlich hundertausende Frauen. Dabei ist hochgradiges seröses Karzinom der am häufigsten vorkommende Subtyp. Wie andere Tumoren entzieht sich das hochgradige seröse Ovarialkarzinom erfolgreich der Elimination durch das Immunsystem - zum Beispiel wird ein entzündungsfördernder Aktivierungszustand von Makrophagen unterdrückt. Im Gegensatz zu anderen Krebsarten verbreitet es sich nicht nur über Blut und das lymphatische System, sondern auch über Peritonealflüssigkeit und Wachstum entlang des Omentums. Es wird oft von einer bösartigen Ansammlung von Peritonealflüssigkeit begleitet, welche Aszites genannt wird, und in der Tumorzellen und Wirtszellen, beispielsweise Makrophagen und andere Immunzellen, schwimmen und interagieren. Vor den in dieser kumulativen Dissertation zusammengefassten Publikationen gab es keine detaillierte Charakterisierung dieser Interaktionen. Auf der Grundlage von Genexpressionsdaten aus Makrophagen und Tumorzellen, die aus dem Aszites von ersmals operierten Patienteninnen gewonnen wurden, haben. haben eine Karte von Mediatoren und Rezeptoren auf erstellt. Obwohl zusätzliche Regulierungsschichten zwischen Genexpression und tatsächliche Effektormolekülfreisetzung die Genauigkeit begrenzen konnten wir Kandidaten identifizieren und auf ihre Assoziation mit krankheitsfreiem Überleben testen. Unter den stark (negativ) assoziierten Mediatoren waren Arachidonsäure und deren Derivate sowie Zytokine wie IL-6 und IL-10. Um den Einfluss des Tumors auf Makrophagen zu untersuchen wurden tumor-assoziierte Makrophagen und monozyten-abgeleitete (kultivierte) Makrophagen verglichen. Sie zeigten große Unterschiede in ihren Genexpressionsmustern und ihrem Aktivierungszustand. Das Experiment ist jedoch nicht geeignet um zwischen zwischen Tumor und Zellkultur induzierten Veränderungen zu unterscheiden. In Folge wurden daher peritoneale Makrophagen aus benignen Krankheiten untersucht. Diese peritonealen Makrophagen erwiesen sich als sehr ähnlich zu tumor-assoziierten Makrophagen in Genexpression und Aktivierungszustand, was darauf hindeutet, dass Aszites keine Veränderungen des Aktivierungszustands auslösst, sondern eine solche eher unterdrückt. Der einzige erkennbare Unterschied war ein Cluster von co-regulierten Genen deren Produkte die extrazelluläre Matrix beeinflussen können, was suggeriert, dass Makrophagen bei der Etablierung von Metastasen im Zölom eine Rolle spielen könnten.   Ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Rolle des Kernrezeptors PPAR\betadelta in tumor-assoziierten Makrophagen. Wir haben festgestellt, dass PPAR\betadelta während der Differenzierung von Monozyten zu Makrophagen induziert wird und dass Aszites PPAR\betadelta -Liganden, wie z.B. Arachidonsäure enthält. Entsprechend waren PPAR\betadelta Zielgene in tumor-assozierte Makrophagen exprimiert und unempfänglich für weitere Stimulation durch (synthetische) PPAR\betadelta\allowbreak -Agonisten, aber responsiv für inverse Agonisten. Unter Verwendung \invitro{} differenzierter Makrophagen und \exvivo{} tumor-assozierter Makrophagen konnten wir die Zielgene von PPAR\betadelta charakterisieren und zeigen, dass PPAR\betadelta einen bislang unbeschriebenen Aktivierungszustand in Makrophagen induziert.


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