RT Dissertation/Thesis
T1 Charakterisierung primärer Tumor-assoziierter Fibroblasten und Tumorzellen aus bronchialen Karzinomen und Untersuchung ihrer Reaktion auf zielgerichtete und zytotoxische Therapie
A1 Schmid,Jens Oliver
WP 2013/12/09
AB Das Bronchialkarzinom ist diejenige Krebserkrankung, die weltweit die meisten Todesopfer fordert, was zum einen an seiner relativ hohen Häufigkeit liegt, zum anderen an der geringen Überlebensrate, die nach 5 Jahren bei lediglich 15% liegt. Als solider Tumor besteht es aus einem Tumorzellanteil und einem variablen Stromaanteil, welcher sowohl aus zellulären als auch aus nicht-zellulären Anteilen besteht. Das Tumorstroma beeinflusst dabei zahlreiche Prozesse, zu denen das Wachstum des Tumors, die Invasion umliegender Gewebe, die Metastasierung sowie die Versorgung durch Gefäße gehören. Dominiert wird der zelluläre Anteil des Stromas von den ?Cancer-Associated Fibroblasts?, den CAFs, die durch die Sekretion solubler Faktoren und die Synthese von Komponenten der extrazellulären Matrix, die Mikroumgebung des Tumors gestalten. Während die Unterschiede zwischen CAFs und normalen Fibroblasten (NAFs) der Brust im Fokus zahlreicher Studien standen, ist wenig über diese Unterschiede bei den entsprechenden Zellen der Lunge bekannt. 
Ziel der Arbeit war, die molekularen Unterschiede zwischen CAFs und NAFs der Lunge zu identifizieren. Ein weiterer Aspekt der Arbeit war es, die Folgen einer Therapie unter möglichst in vivo-nahen Bedingungen zu untersuchen. Hierfür wurde ein ex vivo-Modell validiert, welches die Kultur primären Gewebes ermöglicht. Dabei sollte der Einfluss des EGFR-Inhibitors Erlotinib auf die Proliferation von Tumorzellen untersucht werden. Durch eine chemotherapeutische Behandlung des Gewebes, welche sich sowohl auf Tumorzellen als auch auf Zellen des Stromas auswirkt, wurde darüber hinaus überprüft, ob es im Gewebe zu einer koordinierten Antwort dieser Zelltypen kommt. Aufgrund der wichtigen Rolle der CAFs in Tumoren wurde schließlich nach Möglichkeiten gesucht, CAFs in ihrer Aktivität durch niedermolekulare Inhibitoren zu hemmen. 
Der Vergleich von isolierten CAFs und NAFs aus 9 Patienten mit primärem Bronchialkarzinom ergab, dass 60 Gene signifikant differenziell exprimiert werden. Da anzunehmen ist, dass es durch die Kulturbedingung zu einer Aktivierung der NAFs kommt, ist es erstaunlich, dass dennoch Unterschiede zwischen CAFs und NAFs festgestellt wurden. Dies deutet darauf hin, dass es sich bei CAFs nicht nur um aktivierte Fibroblasten handelt, wie sie in Wunden vorzufinden sind, sondern um einen Zelltyp, der lediglich Parallelen zu aktivierten Fibroblasten aufweist. Zu 46 der 60 so identifizierten Gene lagen Expressionsdaten in einem 342 Patienten umfassenden NSCLC-Kollektiv vor. Wie sich bei einer Überlebensanalyse zeigte, haben Patienten, welche eine NAF-ähnliche Expression der Gene in ihren Tumoren aufweisen, eine signifikant bessere Prognose als die übrigen Patienten des Kollektivs. 
Ein zentrales Thema der vorliegenden Arbeit war es, die Reaktion von Zellen des Tumors auf Antitumor-Medikamente im intakten Gewebe zu untersuchen. Dafür wurde das im Haus etablierte Modell der Gewebekultur verwendet, das zunächst validiert wurde. Dazu wurde Gewebe, welches direkt nach der Operation fixiert wurde mit Gewebe desselben Patienten, das für 4 Tage kultiviert wurde, verglichen. Es konnten keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Morphologie und der biologischen Funktion festgestellt werden. Somit konnte ausgeschlossen werden, dass die Kultur das Gewebe negativ beeinflußt und man konnte davon ausgehen, dass die Situation in vivo in hohem Maße widergespiegelt wird. Daher stellt das System eine hervorragende Möglichkeit dar, die Folgen einer Therapie unter in vivo-nahen Bedingungen zu untersuchen.
Bei der Erlotinib-Behandlung der kultivierten Karzinome, die zunächst hinsichtlich ihrer EGFR-Expression bzw. ihres EGFR- und KRAS-Status charakterisiert wurden, zeigte sich keine Abnahme des Anteils proliferierender Tumorzellen durch den niedermolekularen EGFR-Inhibitor. Diese in der Gewebekultur gemachte Beobachtung spiegelt die Situation in der Klinik wieder, wo nur ein geringer Anteil der NSCLC-Patienten auf eine Erlotinibtherapie reagiert. 
Anschließend wurde die Reaktion von CAFs und Tumorzellen auf eine chemotherapeutische Behandlung unter in vivo-nahen Bedingungen im Gewebekulturmodell untersucht. Interessanterweise zeigten sich infolge der Behandlung mit Cisplatin zwischen den Tumorzellen und CAFs desselben Tumors deutliche Parallelen hinsichtlich der p53-Akkumulation und der Zelltodinduktion. Die p53-Akkumulation der CAFs scheint durch die Kommunikation mit den benachbarten Tumorzellen bestimmt zu werden, da CAFs von Tumoren, welche im Gewebe kein p53 akkumulieren, im isolierten Zustand eine Cisplatin-abhängige Akkumulation aufweisen. Dies deutet darauf hin, dass Tumorzellen die Reaktion ihrer Mikroumgebung auf Schäden in der DNA kontrollieren, um sich vor den Folgen einer Therapie zu schützen. 
Um die stimulierenden Eigenschaften der CAFs zu beeinflussen, wurde nach Möglichkeiten gesucht ihre Proliferation zu hemmen. Durch das Screening einer Substanzbibliothek bestehend aus 160 niedermolekularen Kinase-Inhibitoren wurde die Hemmungn des PDGFR-Signalweges als vielversprechender Ansatz identifiziert. Unter den zugelassenen PDGFR-Inhibitoren war Dasatinib der potenteste und Transkriptomanalysen zeigten, dass Dasatinib in CAFs zu einem NAF-ähnlichen Expressionsmuster führt. Die Dasatinib-vermittelten Veränderungen im Phänotyp der CAFs führten dazu, dass die CAFs soluble Faktoren sekretieren, welche die Proliferation der Lungenkarzinomlinie H1299 hemmen. Unbehandelte CAFs sekretieren hingegen Faktoren, welche die Proliferation stimulieren, wie Versuche mit konditioniertem Medium zeigten. Dasatinib scheint somit eine vielversprechende Möglichkeit darzustellen, den stimulierenden Einfluss des Stromas auf die Tumorprogression zu hemmen.

K1 Protein p53
K1 Tumor-assoziierter Fibroblast
K1 ex-vivo Modell 
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2013/894