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Die Entwicklung komplexer Verhaltensweisen, welche das Entstehen von Kultur, Wissenschaft, Kunst und Literatur ermöglichten, wurden mit der Expansion des Neokortex im Laufe der menschlichen Evolution in Verbindung gebracht. Unterschiede in der Neuronenanzahl von Säugetieren sowie die einzigartige Intelligenz des Menschen wurden mit dieser Expansion assoziiert. Es gibt Hinweise darauf, dass Variationen in der Neuronenanzahl von Säugetieren durch Unterschiede in der proliferativen Kapazität von neuralen Vorläuferzellen (engl. NPCs) widergespiegelt werden. Daher kann die Untersuchung der Mechanismen, welche die Proliferation von NPCs fördern, dazu beitragen, die Expansion des menschlichen Neokortex besser zu verstehen. Differenzen in der proliferativen Kapazität von NPCs zwischen den Säugetierarten wurden mit dem Auftreten genetischer Neuheiten während der Evolution in Verbindung gebracht. Mehrere spezifisch menschliche Gene wurden als treibende Kräfte der Expansion des menschlichen Neokortex identifiziert. Dennoch wurde die Mehrheit der Veränderungen im menschlichen Genom in nicht-kodierenden Bereichen beschrieben, was darauf hindeutet, dass Veränderungen der Genregulations-Sequenzen sowie deren Auswirkung auf das Genexpressions-Muster an der Expansion des menschlichen Neokortex beteiligt sein könnten. Der transkriptomische Vergleich zwischen sich entwickelnden Gehirnen von Maus, einer Spezies mit kleinem Gehirn, und Mensch hat die Bedeutung der extrazellulären Nische während der Gehirnentwicklung hervorgehoben. Dennoch wurden Studien der Genregulations-Mechanismen von differentiell exprimierten Genen (engl. DEG), die mit der extrazellulären Nische in Verbindung gebracht werden, noch nicht beschrieben. In dieser Arbeit wurde nach DEG zwischen sich entwickelndem Neokortex von Maus und Mensch gesucht und drei Kandidatengene, namentlich Acan, Lamc2 und Ereg, auf Grund ihrer Assoziation mit der extrazellulären Nische, ausgewählt. Die Gene Acan und Lamc2 kodieren für zwei Proteine der extrazellulären Matrix (engl. ECM), AGGRECAN und die Gamma-2- Untereinheit von LAMININ-5, während Ereg für den Wachstumsfaktor EPIREGULIN kodiert. Für alle drei Gene ist die Expression während der menschlichen, aber nicht der murinen Gehirnentwicklung vorhanden. In dieser Studie wurden alle drei Proteine, AGGRECAN, LAMININ-5 und EPIREGULIN, untersucht, um ihre Rolle bei der Proliferation von NPCs zu bestimmen. Allerdings zeigte nur EPIREGULIN, dass es die Proliferation von NPCs durch den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (engl. EGFR) im sich entwickelnden Neokortex der Maus förderte. Zusätzlich zeigte die Ablation von EREG in menschlichen kortikalen Organoiden eine Verringerung der NPC-Proliferation und der Neuronenbildung. Interessanterweise förderte EPIREGULIN die Proliferation von NPCs in Gorilla-, nicht aber in menschlichen kortikalen Organoiden. Schließlich identifizierten wir potenzielle Enhancer-Regionen in der Nähe des menschlichen EREG-Gens, die an der Regulation der EREG-Expression während der Neokortexentwicklung beteiligt sein könnten. Zusammenfassend legt diese Studie nahe, dass inter-spezies Unterschiede in der EREG-Expression, vermittelt durch Chromatin-Regulation, die Proliferation von NPCs während der Gehirnentwicklung fördern könnte, was zu einer erhöhten Neuronenbildung und zur Expansion des Neokortex beitragen haben könnte.

AREG und EREG sind Liganden des EGFR, deren Expression mit einem positiven EGFR-zielgerichtetem Therapieansprechen in Darmkrebs korreliert. Ziel dieser Arbeit war es, einen epigenetischen Einfluss auf die AREG und EREG Expression zu klären. Es wurde gezeigt, dass AREG und EREG in verschiedenen kolorektalen Krebszelllinien differenziell exprimiert sind, und dass die Expression beider Gene durch epigenetische Inhibitoren erhöht werden kann. Eine Analyse in fünf Zelllinien zeigte jedoch, dass die Promotoren beider Gene hauptsächlich unmethyliert vorlagen. Hingegen wurden kurze Regionen im Gen als differentiell methyliert identifiziert. Im AREG Gen liegt diese Region im Exon 2, was auf einen ungewöhnlichen Regulationsmechanismus hindeutet. Promotorfunktionsanalysen zeigten dann, dass diese Region eine methylierungs- und orientierungsabhängige Promotorfunktion hat, in die das MDB-Protein CTCF involviert sein könnte. Expressionsanalysen wiesen darauf hin, dass auch ZBTB33, ein anderes MDB-Protein, in die AREG Regulation involviert sein könnte. Die ZBTB33 Expression korrelierte negativ mit der AREG Expression in den Zelllinien. Eine ZBTB33-Bindungsstelle konnte ausserdem bioinformatorisch im AREG Exon 2 identifiziert werden. Des weiteren wurde gezeigt, dass die Behandlung der Zelllinie LIM1215 mit HDAC Inhibitoren in vitro zu einer Erhöhung der Sensitivität gegenüber EGFR-zielgerichteten Medikamenten führt, begleitet von einer Erhöhung der AREG und EREG Expression. Im in vivo Versuch konnte die Sensitivität von LIM1215 Zellen durch die Behandlung mit DNMT Inhibitoren erhöht werden. Begleitet wurde dies hier mit einer Verringerung der Methylierung der AREG und EREG intragenischen CpGs. Diese Ergebnisse zeigen auf, dass Patienten, die resistent gegenüber EGFR-zielgerichteten Therapien sind, möglicherweise sensitiv gemacht werden können. In dem Fall könnten AREG und EREG als prädiktive Marker eingesetzt werden, um den Effekt der epigenetischen Inhibitoren zu evaluieren. / AREG and EREG are ligands of the EGFR whose expression correlates with a positive EGFR-targeted therapy response in colorectal cancer. Aim of this work was to define the influence of epigenetic mechanisms on AREG and EREG gene expression. It could be shown that AREG and EREG are differentially expressed in a set of colorectal cancer cell lines and that the expression of both genes increases after treatment with epigenetically interfering compounds such as DNMT inhibitors and HDAC inhibitors. Methylation analysis showed that the promoters of both genes were mainly unmethylated. Nevertheless, short intragenic regions were identified to be differentially methylated. For AREG, this region is located within exon 2, indicating an uncommon epigenetic regulatory mechanism. Promoter function analyses showed that the AREG exon 2 region harbor methylation- and orientation dependent promoter function and they suggested CTCF, an MDB-protein, to be involved in this mechanism. Expression analysis experiments suggested also ZBTB33, another MDB-protein, to be involved in AREG regulation. ZBTB33 was differentially expressed in the cells and it correlated inversely with the AREG expression. Additionally, bioinformatic analyses identified a ZBTB33 binding site within AREG exon 2. It was also shown in this work that LIM1215 cells treated with HDACis were more sensitive towards EGFR inhibitors in vitro. This effect was accompanied by an increased AREG and EREG expression. In vivo, an increased sensitivity towards EGFR inhibitors was achieved in LIM1215 cells by treatment with a DNMT inhibitor. Here the effect was accompanied by a reduced methylation within the AREG and EREG intragenic CpGs. Together, the results suggested a new possibility to potentially make EGFR-targeted therapy resistant patients suitable for this therapy by epigenetic compound treatment. In that case AREG as well as EREG might be predictive markers to evaluate the effect of the epigenetic compounds during therapy.