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Epithelial cells are unique for their ability to strongly adhere to one another and coordinate communication across an asymmetrical, polar plasma membrane. These properties are necessary for carrying out normal epithelial function, such as absorbing/secreting molecules, repairing wounds, lining organs, etc. Cadherins, claudins, and occludins are major players of epithelial cell adhesion and polarity. Previously, transmembrane immunoglobulin domain containing-1, TMIGD1, was identified as a novel cell adhesion molecule, whose expression is downregulated in human renal carcinomas. Re-expression of TMIGD1 in renal tumor cells resulted in altered cell morphology and inhibition of tumor growth. In this study, we examined the hypothesis that TMIGD1 activity is associated with epithelial cell polarity. We demonstrated that TMIGD1 regulates actin stress fibril formation. A 3-dimensional (3D) cell culture assay was developed to examine the role of TMIGD1 in cell morphology and polarity. Our results demonstrate that TMIGD1 regulates actin fibril formation in Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) cells, as blocking TMIGD1 activity by blocking antibody inhibited actin fibril formation in 3D cell culture system. Moreover, ectopic expression of TMIGD1 in rectal carcinoma cells, (RKO) , significantly inhibited filopodia formation. Taken together, our data identifies TMIGD1 as a possible regulator of epithelial cell morphology and polarity. / 2020-07-03T00:00:00Z

Ce travail porte sur la tétraspanine Co-029/Tspan8 et son rôle dans la progression tumorale dans le cancer du côlon. Les tétraspanines constituent une famille de glycoprotéines membranaires qui ont la propriété de s’associer directement à d’autres protéines membranaires pour former des complexes primaires. Ces complexes primaires s’assemblent ensuite pour former des complexes d’ordre secondaire réalisant ainsi une compartimentation membranaire, appelée « Tetraspanin Web » ou microdomaines enrichis en tétraspanines. De nombreuses études cliniques et expérimentales ont établi une corrélation entre le niveau d'expression de certaines tétraspanines et la progression tumorale, notamment la formation de métastases.L’objectif de ce travail était de faire avancer la compréhension du mécanisme par lequel la tétraspanine Co-029/Tspan8 peut moduler l’action d’autres molécules de surface comme des récepteurs de facteurs de croissance ou des molécules d’adhérence sur la migration cellulaire, nécessaire à l’invasion et au processus métastatique. Nous avons utilisé comme outils cellulaires, des lignées n’exprimant pas ou peu de Co-029/Tspan8 et les mêmes lignées transduites exprimant fortement cette tétraspanine. Nous avons identifié de nombreux partenaires de Co-029/Tspan8 par co-immunoprécipitation, pontage covalent et spectrométrie de masse (SM), en particulier EGFR, CD44 et ECE1.L’EGFR dans les cellules inhibe la migration cellulaire seulement quand Co-029/Tspan8 est exprimé, ce qui a été démontré par l’inhibition d’expression par ARN interférence ou l’utilisation des inhibiteurs de l’EGFR comme AG-1478 ou le Cetuximab. Cet effet est supprimé soit par la double inhibition d’EGFR et Co-029/Tspan8 ou par traitement simultané avec l’anticorps anti-Co029. Nous avons observé, d’une part une nette augmentation de l’association d’EGFR aux complexes à tétraspanines en présence de Co-029/Tspan8 et, d’autre part une augmentation de la phosphorylation d’EGFR (pEGFR) suggérant un mécanisme possible impliquant la signalisation de ce récepteur.Nous avons également observé que l’effet de CD44 sur la migration de cellules isolées est dépendante de Co-029/Tspan8. Comme de nombreux types de tumeurs, ainsi que leurs métastases expriment des niveaux élevés de variants de CD44 tels que le cancer gastro-intestinal ou le cancer du sein, nous avons étudié les isoformes de CD44 associées au Co-029/Tspan8. Nous avons retrouvé les peptides des exons variables v8-v10 de CD44 par immunoprécipitation de CD44 sur notre modèle cellulaire exprimant Co-029/Tspan8 après analyse en spectrométrie de masse. CD44 v8-v10 correspond à des produits des 3 derniers exons de la région variable de CD44. D’autre part, pour étudier si l'effet de CD44 pouvait être médié par une interaction avec EGFR, nous avons mesuré le niveau de pEGFR dans les cellules traitées par ARN interférence ciblant CD44. Nous avons observé qu’une réduction de l'expression de CD44 était accompagnée d’une réduction de 50% de pEGFR spécifiquement dans les cellules exprimant Co-029/Tspan8.Finalement, l’analyse des complexes à tétraspanines en spectrométrie de masse nous a permis de découvrir un nouveau partenaire de Co-029/Tspan8, l’enzyme de conversion de l’endothéline de type 1 (ECE1). Il s’agit d’une une enzyme membranaire de la famille des métallopeptidases à Zn qui génère la forme active de l’endothéline. Il est exprimé dans différents types de cancer et est associé à un phénotype invasif. Sa présence dans les complexes à tétraspanines dépend de Co-029/Tspan8 et cette association augmente son activité de clivage de la Big-endothéline, précurseur de l’endothéline. Nous avons étudié la relation fonctionnelle entre Co-029/Tspan8 et ECE1 dans des tissus digestifs normaux en comparant des souris sauvages et des souris dont nous avons inactivé le gène Co-029/Tspan8. / This work deals with the tetraspanin Co-029/Tspan8 and its role in tumor progression in colon cancer. Tetraspanins are a family of glycoproteins that have the property to associate directly with other membrane proteins to form primary complexes. These primary complexes then assemble into secondary order complexes realizing a membrane compartmentalization, called "Tetraspanin Web " or Tetraspanins Enriched Microdomains. Numerous clinical and experimental studies have established a correlation between the expression level of certain tetraspanins and tumor progression, including metastasis.The objective of this work was to advance the understanding of the mechanism by which the tetraspanin Co-029/Tspan8 can modulate the action of other surface molecules such as receptors for growth factors or adhesion molecules on cell migration, required for invasion and metastasis. We use as cellular tools, lines expressing little or no Co-029/Tspan8 and the same transduced cell lines strongly expressing this tetraspanin. We have identified several partners for Co-029/Tspan8 by co-immunoprecipitation, cross-linking and mass spectrometry (MS), particularly EGFR, CD44 and ECE1.EGFR expression in cells inhibits cell migration only when Co-029/Tspan8 is expressed, which was demonstrated by the inhibition of expression by RNA interference or the use of EGFR inhibitors such as AG-1478 or cetuximab. This effect is reversed either by dual inhibition of EGFR and Co-029/Tspan8 or by co-treatment with anti-Co029 antibody. We have observed, on the one hand a marked increase in the association of EGFR with tetraspanins complexes in the presence of Co-029/Tspan8 and, secondly an increase in the phosphorylation of EGFR (pEGFR) suggesting a mechanism linked to signaling of this receptor.We also observed that the CD44 effect on migration of isolated cells is dependent on Co-029/Tspan8. As many types of tumors and their metastases express high levels of CD44 variants such as gastrointestinal cancer or breast cancer, we studied CD44 isoforms associated with the tetraspanin Co-029/Tspan8. We found the peptides variable exons v8-v10 of CD44 by immunoprecipitation of CD44 in our cellular model expressing Co-029/Tspan8 after mass spectrometry analysis. CD44 v8-v10 corresponds to products of the last 3 exons of the variable region of CD44. On the other hand, to investigate whether the effect of CD44 could be mediated by interaction with EGFR, we measured the level of pEGFR in cells treated by RNA interference targeting CD44. We observed that a reduction in CD44 expression was accompanied by a 50% reduction of pEGFR specifically in cells expressing Co-029/Tspan8.Finally, the analysis of tetraspanin complexes by mass spectrometry allowed us to find a new partner of Co-029/Tspan8, the type 1 endothelin-1 converting enzyme (ECE1). It is a membrane enzyme of the family of Zn dependent metallopeptidases which generates the active form of endothelin. It is expressed in various types of cancer and is associated with an invasive phenotype. Its presence in the tetraspanin complexes depends on the presence of Co-029/Tspan8 and this association increases its cleavage activity of Big-endothelin, the endothelin precursor. We investigated the functional relationship between Co-029/Tspan8 and ECE1 in normal digestive tissues by comparing wild-type mice and mice in which we inactivated the Co-029/Tspan8 gene.

Colorectal carcinoma is the second most common type of cancer in both men and women in Sweden. Cancer of the colon and rectum are often considered together and their ten year survival rate is approximately 50 – 60 % depending on sex and location. Different histopathological characteristics of such cancers, including the complexity of growth, are of importance for prognosis. This thesis has compared different morphometric methods in order to achieve a quantitative and objective measurement of the invasive front of colon carcinoma. Since the growth pattern is dependent on the cell adhesiveness of different proteins we studied the distribution and localization of E-cadherin, Beta-catenin, Claudin 1,2,7 and Occludin as well as screened the genes for mutations. We found a perturbed protein expression of E-cadherin, Beta-catenin, Claudin 1,2,7 and Occludin in tumor sections compared to normal mucosa, but no relation to tumor volume or growth pattern could be seen. The tumor volume was found to be correlated to the growth pattern but not responsible to the perturbed protein expression. In the mutation screening we found a SNP in exon 13 the E-cadherin gene in the tumor, as well as in exon 2 of Claudin 1 and exon 4 of Claudin 7 in both tumor and normal mucosa. No correlation between mutations and growth pattern or tumor volume was found. In conclusion, this thesis shows that the computer image analysis with estimation of fractal dimension and number of free tumor cell clusters is superior to the semi quantitative visual grading of tumor invasive complexity. The aberrant expression of cell adhesion proteins in the tumor compared to normal mucosa as well as polymorphisms in the cell adhesion genes CLDN1 and CLDN7 in both tumor and normal mucosa can suggest that these aberrations are important in the tumorigenesis of colon carcinoma.

Hintergrund: Tumorerkrankungen stellen aufgrund ihrer Häufigkeit, der Komplexität der Behandlung und der entstehenden Krankheitskosten das Gesundheitssystem vor wachsende Herausforderungen. Im Kontext des demographischen Wandels und des medizinischen Fortschrittes gilt es, eine langfristige, sektorenübergreifende Versorgung der Betroffenen und Überlebenden sicherzustellen. Die Implementierung geforderter Maßnahmen zur Früherkennung und Behandlung in die Routineversorgung erfolgt jedoch häufig nur mit unzureichender wissenschaftlicher Begleitung, sodass eine Beurteilung der Wirksamkeit im Behandlungsalltag nicht möglich ist und Fehlentwicklungen nicht vorgebeugt werden kann. Fragestellung: Die Arbeit umfasst die Beschreibung der Inanspruchnahme und die Ermittlung der Wirksamkeit von Maßnahmen der Krebsfrüherkennung und -behandlung bei ausgewählten onkologischen Krankheitsbildern zur Abschätzung eines patientenrelevanten Nutzens sowie zur Beurteilung aktueller Strategien der onkologischen Versorgung. Dabei geht es zum einen um die Inanspruchnahme und Wirksamkeit der Hautkrebs-Früherkennungsuntersuchung für gesetzlich Versicherte und zum anderen um die Wirksamkeit der chirurgischen Behandlung des Kolonkarzinoms in zertifizierten Zentren. Material und Methoden: Grundlage beider Analysen bilden Routinedaten der AOK PLUS von über zwei Millionen sächsischen Versicherten, was einem Anteil von etwa 51% der durch die GKV versicherten Bevölkerung in Sachsen entspricht. Die Daten enthalten Eckdaten zu den Versicherten (Stammdaten), einheitlich kodierte Diagnosen und Prozeduren der ambulanten und stationären Versorgung, Arzneimittelverordnungen sowie Informationen zu den Leistungserbringern. Für die Analyse zur Inanspruchnahme und Wirksamkeit des Hautkrebsscreenings standen Daten der ambulanten Versorgung für die Jahre 2005 bis 2012 zur Verfügung. Neben deskriptiven Verfahren zur Ermittlung der Inanspruchnahme in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht erfolgte die Schätzung der jährlichen und halbjährlichen Inzidenzraten des malignen Melanoms und nicht-melanozytärem Hautkrebs im Zeitverlauf. Darüber hinaus wurde die Verteilung prognoserelevanter Diagnoseparameter in Abhängigkeit einer Melanomdiagnose im Rahmen des Screeningverfahrens bzw. außerhalb des Screenings analysiert. Die Untersuchung zur Wirksamkeit der Versorgung in zertifizierten Darmkrebszentren basierte auf ambulanten und stationären Abrechnungsdaten der Jahre 2005 bis 2015. Darüber hinaus waren Informationen zu den behandelnden Krankenhäusern wie beispielsweise der Zertifizierungsstatus verfügbar. Mittels uni- und multivariater Regressionsmodelle erfolgte die Abschätzung der Wirksamkeit der chirurgischen Behandlung in Abhängigkeit der medizinischen Versorgung in zertifizierten bzw. nicht zertifizierten Krankenhäusern unter Berücksichtigung verschiedener kurz- und langfristiger Outcomes. Ergebnisse: Die durchschnittliche jährliche Inanspruchnahme des flächendeckenden Hautkrebsscreenings unter allen teilnahmeberechtigten Versicherten lag bei 12,4%. Die Daten zeigen einen Anstieg der Inzidenzraten von Melanom und nicht-melanozytärem Hautkrebs in den Jahren 2007 bis 2009, wobei dieser nicht eindeutig auf die Einführung des Screenings vom Juli 2008 zurückgeführt werden kann. Bei am malignen Melanom erkrankten Personen, welche im Rahmen des Screenings diagnostiziert wurden, war der Anteil der Betroffenen mit Interferontherapie bzw. diagnostizierten Lymphknoten- und/oder Fernmetastasen (8,6%; 5,9% und 1,5%) geringer als bei Personen, welche nicht an einer Screeninguntersuchung teilnahmen (11,2%; 8,5% und 3,5%), was auf eine bessere Prognose bei im Screening diagnostizierten Melanomfällen hindeutet. Insgesamt 34,4% aller Fälle mit inzidentem Kolonkarzinom wurde in zertifizierten Krankenhäusern behandelt. Nach Adjustierung für relevante Confounder war die Überlebenszeit signifikant höher im Vergleich zu Initialresektionen, welche in nicht zertifizierten Krankenhäusern durchgeführt wurden. Der Effekt bestand sowohl für die Gesamtüberlebenszeit (HR=0,90; CI95%: 0,83-0,97), die erkrankungsspezifische Überlebenszeit (HR=0,71; CI95%: 0,57-0,88) als auch die 30-Tage-Mortalität (OR=0,69; 95%CI: 0,55-0,87). Darüber hinaus war in zertifizierten Darmkrebs-zentren die chirurgische Nachbehandlungsrate um 50% geringer. Unterschiede in der rezidivfreien Überlebenszeit sowie in Komplikations- und Fernmetastasierungsraten konnten hingegen nicht beobachtet werden. Sensitivitätsanalysen lassen vermuten, dass der tatsächliche Effekt im Rahmen der Analyse unterschätzt wurde, da der genaue Zeitpunkt der Klinikzertifizierung nicht verfügbar war, wodurch eine Missklassifikation von Behandlungen in zertifizierten Häusern nicht ausgeschlossen werden konnte. Schlussfolgerungen: In der vorliegenden Arbeit konnten durch die Anwendung der Methoden der evidenzbasierten Medizin und der Versorgungsforschung relevante Erkenntnisse zur Inanspruchnahme und Wirksamkeit von Maßnahmen in der onkologischen Versorgung erzielt werden. Belastbare Aussagen zur Wirksamkeit des Hautkrebsscreenings sind auf Basis der genutzten Daten nur bedingt möglich. Unter Berücksichtigung der Erkenntnisse der vorliegenden kumulativen Dissertation, aber auch der aktuellen Evidenzlage können keine Empfehlungen für oder gegen die Weiterführung der Hautkrebs-Früherkennungs-untersuchung gegeben werden. Die Ergebnisse zur Wirksamkeit der chirurgischen Behandlung in zertifizierten Zentren unterstreichen das hohe Potenzial der Standardisierung von Versorgungsprozessen auf Grundlage evidenzbasierter Qualitätsstandards in der Behandlung des Kolonkarzinoms zur Verbesserung der Patientensicherheit und der Prognose. Die Ergebnisse weisen auf einen erheblichen Patientennutzen hin. Zukünftig sollten evidenzbasierte Behandlungsstandards flächendeckend implementiert werden, sodass mehr Betroffene von den entscheidenden Vorteilen profitieren können. Darüber hinaus wären Erkenntnisse über die einzelnen Wirkmechanismen chirurgischer und nicht-chirurgischer Behandlungskomponenten wertvoll, um die Qualität in der Versorgung weiterhin zu verbessern. Schlussendlich gibt die vorliegende Arbeit Anreize für notwendige Anpassungen an das Gesundheitssystem und schafft zusätzliche Evidenz zu relevanten Fragestellungen der onkologischen Versorgung. Zudem bildet sie eine Grundlage für weiterführende Forschung.:1. Hintergrund 1 1.1 Epidemiologie und Versorgung onkologischer Erkrankungen 1 1.2 Weiterentwicklung und Verbesserung der onkologischen Versorgung – Der Nationale Krebsplan 3 1.2.1 Einführung und Evaluation onkologischer Früherkennungsuntersuchungen 3 1.2.2 Zertifizierung onkologischer Versorgungseinrichtungen 6 1.3 Rolle der Versorgungsforschung in der Onkologie 8 1.4 Routinedaten in der onkologischen Versorgungsforschung 10 1.5 Ziel der Arbeit 12 2. Übersicht der Manuskripte 13 2.1. Effects of the German skin cancer screening programme on melanoma incidence and indicators of disease severity 14 2.2 Evidence-based quality standards improve prognosis in colon cancer care 23 3. Diskussion 31 3.1 Stärken und Limitationen der Studien 34 3.2 Ausblick 37 3.2.1 Evaluation von onkologischen Krebsfrüherkennungsuntersuchungen 37 3.2.2 Zertifizierung onkologischer Versorgungseinrichtungen 40 3.3.3 Verknüpfung primärer und sekundärer Datenquellen 42 3.4 Fazit 44 4. Zusammenfassung 46 5. Summary 50 Literaturverzeichnis 53 Eigenanteil 65 Weitere aus der Dissertation hervorgegangene Veröffentlichungen 66 Weitere Publikationen der Autorin im Fachgebiet Onkologie 67 Danksagung 69 Erklärung zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 70 Erklärung über die Einhaltung rechtlicher Vorschriften 71

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