Ulm, Univ., Diss., 2007.

Ulm, Univ., Diss., 2008.

Ulm, Univ., Diss., 2009.

Regensburg, Univ., Diss., 2009.

Zugl.: Hannover, Univ., Diss., 2008

Die in-vitro Kultivierung von epithelialen Tumorzellen ist schwierig und die Metaphasengewinnung an primärem Material nicht in ausreichender Menge und Qualität möglich. Bislang werden meist kommerzielle Kolonkarzinomzelllinien für Studien zur Kolonkarzinogenese verwendet. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden zwei Kolonkarzinomzelllinien und eine Adenomzelllinie etabliert. Der native Primärtumor und die korrespondierende Normalschleimhaut sind verfügbar. Damit steht nun ein Modell der Adenom-Karzinom-Sequenz zur Verfügung und Ergebnisse. Die neuetablierten Kolonkarzinomzelllinien Geki-3 und -4 und die Adenomzelllinie Geki-2 wurden mit den kommerziellen Zelllinien Colo206F und Colo678 verglichen. Dazu wurde eine Charakterisierung mittels der spektralen Karyotypisierung (SKY) sowie einer Mikrosatellitenanalyse durchgeführt. Im Gegensatz zu der Adenomzelllinie finden sich in allen untersuchten Kolonkarzinomzelllinien multiple chromosomale Aberrationen. Dabei zeigten sich keine wesentlichen Unterschiede zwischen den kommerziell erhältlichen Zelllinien, die schon Jahre in Kultur sind und den neuetablierten Linien. Obwohl die chromosomale Instabilität in-vivo wichtig für die Karzinomentstehung und -metastasierung ist, kommt es unter Kulturbedingungen offenbar nicht zu einer Progression der chromosomalen Instabilität. Neben Adenom- und Karzinomzelllinien wären normale Kolonepithelzelllinien für Studien zur Kolonkarzinogenese ebenfalls von großer Wichtigkeit. Die Etablierung von normalen Epithelzelllinien ist allerdings noch schwieriger als die Etablierung von Adenomzelllinien. Aus normalen Kolonepithelzellen wurde bisher nur die Etablierung einer Epithelzelllinie, der NCOL-1, beschrieben. Ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass diese Zelllinie der mikrosatelliteninstabilen Kolonkarzinomzelllinie Lovo entspricht, so dass zurzeit keine normale Kolonepithelzelllinie verfügbar ist. / In-vitro cultivation of epithelial tumor cells is difficult. Isolation of sufficient amounts of high quality cells in metaphase in primary material has so far not been possible. So far commercial colon carcinoma cell lines have mostly been used for studies on the development of colon carcinomas. For this dissertation, two lines of colon carcinoma cells and one of colon adenoma cells were established. The native primary tumor and the corresponding normal mucosa are available. The newly established cell lines Geki-3 and Geki-4 and the cell line of the adenoma cells Geki-2 were compared to the commercial lines Colo 206F and Colo 678. In order to achieve the characterisation by spectral karyotyping (SKY) and analysis of microsatellites ware performed. In contrast to the adenoma cells there are multiple chromosome aberrations in all examined carcinoma cells. There were no major differences between the commercially available cells, having been cultured for years, and the newly established ones. Even though chromosomal instability is important for the development and metastatic growth in-vivo, there doesn’t seem to be any progression of chromosomal instability in-vitro. Beside adenoma and carcinoma cell lines, normal epithelial cells would be of major importance for studies in carcinoma genesis. Establishing normal cell lines is even more difficult than the establishment of adenoma cells. So far there has only been one report of the establishment of a line of epithelial cells from normal mucosa cells, NCOL-1. In the course of this study we could prove though, that the NCOL-1 cell line originates from the same source (Lovo). This means, that there is currently no normal line of colon mucosa cells available.

Verluste der Heterozygosität (LOH=loss of heterocygosity)in den chromosomalen Abschnitten 2p16.3 und 5q22.2 von Kolonkarzinomen treten gehäuft auf und sind ein indirekter Hinweis auf dort lokalisierte Tumorsupressorgene mit zum Teil prognostischer Relevanz für den Patienten. In einer früheren Publikation konnte gezeigt werden, dass ein LOH im Bereich 2p16.3 mit einer signifikant schlechteren Patientenüberlebensprognose assoziiert ist. In der Nähe der Region 5q.22 befindet sich das bei der Kolonkarzinogenes beteiligte APC-Tumorsupressorgen, welches bei einer Deletion in diesem Bereich mit großer Wahrscheinlich von einem Ausfall betroffen ist, und die Patientenüberlebensprognose beeinflussen kann. Ziel dieser Arbeit war es diese Hypothese anhand zweier für die Regionen 2p16.3 und 5q22.2 spezifischer Mikrosatellitenmarker zu überprüfen. Als Untersuchungskollektiv wurden 165 DNA-Probenpaare jeweils von korrespondierendem Tumor- und Normalschleimhautgewebe herangezogen. Es wurde eine Korrelation der allelischen Verluste mit der Patientenprognose und mehreren klinischen Parametern durchgeführt. Dabei ließ sich in Bezug auf einen Heterozygositätsverlust weder für die Region 2p16.2 noch für die Region 5q22.2 ein signifikanter Einfluss auf die Patientenprognose feststellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit können deshalb keinen Hinweis auf ein in den Regionen 2p16.3 und 5q22.2 lokalisiertes Tumorsupressorgen geben. / LOH in the chromosomal regions 2p16.3 and 5q22.2 in colorectal cancers are very common and an indirect sign for tumor suppressive genes in these regions which might have a possible prognostic relevance for patients. The intention of this paper was to find out, if a LOH in the regions 2p16.3 and 5q22.2 has a significant influence on the survival of patients with a colorectal carcinoma. For the investigation we worked with two for these regions specific microsatellite markers scanning 165 pairs of DNA mucosa which had been affected by a colorectal carcinoma and which had not been affected by colorectal carcinoma. The results showed no significant influence of a LOH in the regions 2p16.2 and 5q22.2 in reference to the survival of the patients and therefore no indication for a tumor suppressive gene in these regions.

Ziel dieser Arbeit war es, die prognostische Relevanz von allelischen Verlusten der chromosomalen Bereiche 2p16.1-3 und 5q22.2 beim kolorektalen Karzinom zu untersuchen. Genutzt wurden dazu die in diesen chromsomalen Abschnitten lokalisierten Mikrosatellitenmarker D2S123 und D5S346. Untersucht wurden kolorektale Karzinome, die von 2000-2004 von der interdisziplinären Forschungsgruppe Kolonkarzinom Würzburg gesammelt worden sind. Für alle Karzinome standen die klinischen Verlaufsparameter aus dem Tumorzentrum Würzburg zur Verfügung. Analysiert wurden Daten, die mittels eines ABI-Sequencers im Institut für Pathologie erhoben worden sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine signifikante Korrelation zwischen allelischen Verlusten der Marker D2S123 und D5S346 mit dem Patientenüberleben hergestellt werden kann. / We performed a retrospective analysis of the microsatellite markers D2S123 and D5S346 in 188 colorectal carcinomas. Using the follow-up-parameters of the patients we investigated, if there is a significant correlation between LOH (loss of heterozygosity) of the markers D2S123 and D5S346 and the survival rate of the patients.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Gewebe von jeweils 15 kolorektalen MSI- und CSIPrimärtumoren, sowie 3 MSI- und 2 CSI-Tumorzelllinien mittels SNP-Arrayanalyse molekulargenetisch auf uniparentale Disomie (UPD) untersucht. Es konnte bestätigt werden, dass die uniparentale Disomie ein wichtiger Mechanismus zur Inaktivierung von Tumorsuppressorgenen zu sein scheint. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur in MSI-Tumoren, sondern auch in CSI-Tumoren UPD nachgewiesen werden konnte, wobei der UPD-Anteil an identifizierten LOH-Regionen in MSI-Tumoren mit 94% gegenüber 41% in CSI-Tumoren deutlich höher lag. Interessanterweise wurde auch in 68% der korrespondierenden MSI- und in 27% der entsprechenden CSINormalgewebe UDP festgestellt, was daraufhin deutet, dass hier möglicherweise schon kanzerogene Vorstufen vorliegen. Die Verteilung der UPDs in den 15 Tumorproben der jeweiligen Tumortypen (MSI und CSI) war innerhalb der einzelnen Proben und innerhalb der einzelnen Chromosomen sehr heterogen, es wurden jedoch gemeinsam Regionen mit UPD gefunden. Bei 27% der MSI-Tumoren wurde eine neue Kandidatenregion auf Chromosom 6 (6pter-p22) identifiziert, die auch einige potentielle Tumorkandidatengene, wie das Tumorsuppressorgen NOL7 oder den Transkriptionsfaktor AP2a enthält. In CSI-Tumoren waren die monoallelischen Regionen mit 59% hauptsächlich durch Deletionen charakterisiert, während die MSITumore im Gegensatz nur 3% Deletionen aufwiesen. In CSI-Tumoren fielen insbesondere vier Bereiche auf den Chromosomen 18, 17, 8 und 22 durch allelische Verluste auf und bestätigen damit eine Reihe von früheren Ergebnissen. In bestimmten Regionen (z.B. 22q12.1) wurden sowohl Deletionen als auch UPD festgestellt. Die Region 5q22.2 war fast auschließlich von uniparentaler Disomie betroffen. Ob die UPD vor allem in frühen Stadien der Kolonkarzinogenese eine Rolle spielt und in späteren Stadien eher in chromosomaler, bzw. Mikrosatelliteninstabilität vorkommt, werden weitere Studien zeigen müssen. / Tumor suppressor genes are often located in frequently deleted chromosomal regions of colorectal cancers(CRCs). In contrast to microsatellite stable (MSS) tumors, only few loss of heterozygosity (LOH) studies were performed in microsatellite instable (MSI) tumors, because MSI carcinomas are generally considered to be chromosomally stable and classical LOH studies are not feasible due to MSI. The single nucleotide polymorphism (SNP) array technique enables LOH studies also in MSI CRC. The aim of this study was to analyse tissue from MSI and MSS CRC for the existence of (frequently) deleted chromosomal regions and tumor suppressor genes located therein. In this study tissues from 30 sporadic CRCs and their corresponding normal mucosa (15 MSS and 15 MSI tumors) were analysed by means of 50K SNP array analysis. MSS tumors displayed chromosomal instability that resulted in multiple deleted (LOH) and amplified regions. Although the MSI tumors were chromosomally stable, we found several copy neutral LOHs (cnLOH) in the MSI tumors; these appear to be instrumental in the inactivation of the tumor suppressor gene hMLH1 and a gene located in chromosomal region 6pter–p22. The results suggest that in addition to classical LOH, cnLOH is an important mutational event in relation to the carcinogenesis of MSS and MSI tumors, causing the inactivation of a tumor suppressor gene without copy number alteration of the respective region; this is crucial for the development of MSI tumors and for some chromosomal regions in MSS tumors.

Bonn, Universität, Thesis (doctoral), 2002.