Die Entwicklung neuer Strategien zur Prävention, Diagnostik und Behandlung von Krebs erfordert das Verständnis der molekularen Mechanismen der Tumorgenese und Metastasierung. Das Wissen über die Gene, welche in die Metastasierung involviert sind, ist noch sehr unvollständig. Das Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung umfassender Veränderungen der Genexpression, die für die Entwicklung des metastatischen Phänotyps in Brusttumorzellen verantwortlich sind.
Durch Differenzanalyse (SSH, suppressive subtractive hybridization) gelang es mir in der vorliegenden Arbeit, unter Verwendung eines Tumorprogressionssystems der Ratte 162 metastasierungsassoziierte Gensequenzen zu identifizieren. Mehr als die Hälfte dieser Sequenzen zeigt keine signifikante Homologie zu bekannten Genen. Die Expression einiger dieser Gene wurde in verschiedenen Tumorzellen der Ratte und des Menschen analysiert. Zusätzlich wurde die Expression zweier ausgewählter Gene in invasiven menschlichen Primärtumoren unter Verwendung der in-situ-Hybridisierungs-Technik untersucht.
Die erzielten Ergebnisse lassen darauf schließen, daß metastasierende Zellen unterschiedlicher Tumorarten viele gemeinsame Gene hochregulieren. Erstens sind einige der bekannten Gene, welche durch die Subtraktion identifiziert wurden, bereits als tumorprogressions-assoziiert beschrieben worden (z.B. c-Met, Ezrin, Oncomodulin und Cathepsin). Zweitens konnte durch Northern-Blot-Analysen gezeigt werden, daß viele der identifizierten Gene, die differenziell exprimiert sind, auch in anderen Tumorprogressionssystemen in einer metastasierungsspezifischen Art und Weise exprimiert werden. Drittens sind die beiden, für die in-situ-Hybridisierungsanalyse ausgewählten Gene, S7 und CD24, spezifisch in den Tumorzellen der humanen intraduktalen Karzinome des Kolorektums und der Brust hochreguliert. In den Epithelien der kolorektalen Karzinomproben hingegen konnte jeweils nur eine sehr schwache Expression detektiert werden.
Somit konnte exemplarisch an zwei Beispielen die Identifikation von Markergenen für den metastatischen Phänotyp bei humanen Tumoren demonstriert werden, wobei eine Verbindung von S7 zu Tumorgenese und -progression bislang noch unbekannt war.
Identification of metastasis-related genes by differential analysis (SSH) and further expression studies in human tumors
Abstract
In order to develop new strategies for the prevention, diagnosis and treatment of cancer there is a need to understand the molecular mechanism of tumorgenesis and metastasis. The knowledge about genes involved in metastasis is still very incomplete. The goal of this thesis was to identify comprehensive alterations of gene expression which are responsible for the establishment of the metastatic phenotype of breast tumor cells.
Using differential analysis (SSH, suppressive subtractive hybridization) in a tumor progression model of the rat I was able to identify 162 metastasis-associated genes. More than half of these sequences showed no significant homology to known genes. The expression of some of these genes was analysed in several tumor cells of rat and human origin. In addition the expression of two selected genes was analyzed in human invasive primary tumors by using the in situ hybridization technique.
From the experiments one can conclude that metastasizing tumor cells from different tumor types have many upregulated genes in common. Firstly, some of the known genes isolated in the subtraction have previously been associated with tumor progression (e.g. c-met, ezrin, oncomodulin and cathepsin). Secondly, the northern blots show that many of the differentially expressed genes are also expressed in a metastasis-specific fashion in other tumor progression models. Thirdly, the two genes selected for in situ hybridization analysis were strongly upregulated in tumor cells of human colorectum and breast intraductal carcinomas. In the epithelium of the colorectal carcinomas there was only weak detectable expression.
The identification of marker genes for the metastatic phenotype of human tumors could be demonstrated with these two examples, in addition S7 has not been described before in relation to tumorgenesis and tumor progression.