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Kurzzusammenfassung: Dank der Einführung von Immuncheckpointinhibitoren hat sich die Therapie fortgeschrittener onkologischer Erkrankungen in den letzten Jahren dramatisch verändert. Trotz außergewöhnlicher Erfolge profitieren viele Patienten jedoch weder akut noch langfristig von einer Behandlung, tragen aber alle ihre Risiken. Ein besseres Verständnis davon, bei welchen Patienten diese Therapieform wirkt, sowie prädiktive Marker werden daher dringend benötigt. Growth Differentiation Factor 15 (GDF-15) ist Teil der Transforming Growth Factor-β Superfamilie, weist in pathologischen Situationen wie Entzündungen und insbesondere bei Krebs sehr hohe Spiegel auf und besitzt in verschiedenen, auch onkologischen Erkrankungen einen starken prognostischen Wert. Möglicherweise könnte GDF-15 durch seine immunmodulierenden Eigenschaften dazu beitragen, dass Krebszellen im Körper nicht angegriffen werden, und die Wirksamkeit einer Immuncheckpointblockade (ICB) dadurch vermindern. Ziel der vorliegenden Pilotstudie war es zu untersuchen, ob ein Zusammenhang zwischen dem GDF-15-Spiegel und dem Erfolg einer ICB besteht. Hierfür wurden 37 Patienten verschiedener onkologischer Entitäten vor Beginn einer ICB auf ihre GDF-15-Spiegel untersucht, sowie nach zwölf bzw. bei Progressive Disease zum Teil auch nach vier Wochen Therapie. Die Bewertung des Therapieergebnisses erfolgte anhand der RECIST sowie der klinischen Präsentation. Ein Therapieerfolg wurde ab Erreichen einer Stable Disease klassifiziert. Die Rekrutierungszeit betrug 23 Monate ab Januar 2017. Die Untersuchungen zeigten vor Therapiebeginn einer ICB einen geringen Unterschied der GDF-15-Spiegel zwischen Patienten mit Therapieerfolg und Therapieversagen (Median des Therapieerfolgs: 0,63 ng/ml versus Median des Therapieversagens: 0,92 ng/ml). Dieser Unterschied war statistisch nicht signifikant. Dagegen zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen einem Anstieg des GDF-15-Spiegels unter Therapie und dem Therapieversagen einer ICB. Bei Therapieerfolg sank oder stagnierte der GDF-15-Spiegel im Median um - 0,01 ng/ml. Dagegen stieg er bei Therapieversagen im Median um + 0,7 ng/ml an (p < 0,01 r = 0,43). Auch die Höhe des GDF-15-Spiegels unter Therapie zeigte einen signifikanten Zusammenhang mit dem Therapieergebnis. Der GDF-15-Spiegel unter Therapie lag im Median bei Patienten mit Therapieerfolg bei 0,72 ng/ml, dagegen bei Patienten mit Therapieversagen bei 1,85 ng/ml (p < 0,01 r = 0,47). Ob der GDF-15-Spiegel vor Therapiebeginn die Wirksamkeit einer ICB vorhersagen kann, bleibt unklar, da in dieser Studie nur eine Tendenz aufgezeigt werden konnte, die in Folgestudien mit größeren Kohorten in den verschiedenen Entitäten untersucht werden sollte. Unsere Daten zeigen jedoch einen Zusammenhang zwischen einem steigenden bzw. erhöhten GDF-15-Spiegel unter Therapie mit dem Therapieergebnis einer ICB. Dieser Zusammenhang fügt sich gut in das Bild gegenwärtiger Diskussionen über immunmodulierende Eigenschaften von GDF-15 und seiner Rolle bei der Tumorprogression. Zugleich bestärkt das Studienergebnis die Annahme, in GDF-15 auch ein vielversprechendes Angriffsziel therapeutischer Ansätze gefunden zu haben. / Abstract: Thanks to the introduction of immune checkpoint inhibitors, therapy of progressed oncological diseases has changed dramatically in recent years. However, many patients benefit neither acutely nor in the long term from the treatment but bear all its risks. A better understanding of which patients profit from this therapy as well as predictive markers are therefore urgently needed. Growth Differentiation Factor 15 (GDF-15) is part of the Transforming Growth Factor-β superfamily. It shows raised levels in pathological situations such as inflammation and reaches especially in cancer remarkably high levels. It has a strong prognostic value in various, also oncological diseases. Possibly, GDF-15 helps cancer cells not to be attacked by the immune system and could thereby reduce the effectiveness of an immune checkpoint blockade (ICB). The aim of the presented pilot study was investigating whether there is a connection between the GDF-15 level and the success of an ICB. For this purpose, the GDF-15 level of 37 patients of different oncological entities were examined before the start of an ICB, as well as after twelve weeks of therapy, or in the case of progressive disease, after four weeks of therapy. The evaluation of the therapy results was based on RECIST and the clinical presentation. The time of recruitment was 23 months since January 2017. For the GDF-15 level before start of an ICB therapy, the investigations showed a small difference between patients with therapy success and therapy failure (median when success of the therapy: 0.63 ng/ml versus median when treatment failure: 0.92 ng/ml). But this difference was not statistically significant. In contrast, during therapy there was a significant connection between an increase in the GDF-15 level and therapy failure of the ICB. In case of successful therapy, the GDF-15 level fell or stagnated with a median of -0.01 ng/ml. In contrast, the GDF-15 level rose with a median of +0.7 ng/ml in case of therapy failure (p<0.01 r=0.43). Also, the absolute height of the GDF-15 level during therapy showed a significant connection with the therapy result. The median of the GDF-15 level during therapy of patients with therapy success was 0.72 ng/ml, but of patients with treatment failure was 1.85 ng/ml (p<0.01 r = 0.47). Whether the GDF-15 level can predict the effectiveness of an ICB before the start of therapy remains unclear, since this study could only show a trend that follow-up studies with larger cohorts for the different entities should further examine. However, our data show a correlation between increasing and increased GDF-15 levels under therapy with the therapy result of an ICB. This correlation fits well with current discussions about immunomodulating properties of GDF-15 and its role in tumor progression. Simultaneously, the study result confirms the assumption of GDF-15 being a promising target of new therapeutic approaches.

Une des difficultés majeures dans le traitement des cancers est l’acquisition de résistance par les cellules tumorales vis-à-vis de la mort induite par les différentes chimiothérapies. Au sein du laboratoire, nous nous intéressons aux propriétés anti-tumorales d’un donneur de monoxyde d’azote (NO), le Glycéryl TriNitrate (GTN), fréquemment utilisé dans le traitement de l’angine de poitrine. Au cours de ce travail, nous avons étudié les mécanismes moléculaires par lesquels le GTN sensibilise les cellules tumorales de plusieurs types de cancer (colique, mammaire, prostatique) à la mort impliquant des voies de signalisation régulées par des cytokines telles que le TNFα, l’IL-6 ou encore le GDF-15.Une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à l’action anti-tumorale du GTN permettrait de potentialiser son utilisation comme nouvelle thérapie anti-cancéreuse.Modèle colique : le GTN, en présence de la cytokine pro-inflammatoire TNFα, sensibilise les cellules cancéreuses coliques et mammaires à l’apoptose. Du point de vue mécanistique, le GTN induit la S-nitrosylation de cIAP1, inhibant ainsi son activité ubiquitine E3 ligase. Ce qui abroge la voie de signalisation classique NF-кB de survie cellulaire activée par la voie TNFα/TNFR1 en faveur d’une voie de signalisation pro-apoptotique.Modèle mammaire : le GTN intervient au niveau de la migration cellulaire en altérant la voie de signalisation Jak2/STAT3 activée par la cytokine pro-inflammatoire IL-6, dans un modèle de cancer du sein triple négatif. En présence de dérivés du platine (carboplatine) générant de l’IL-6, le GTN freine la migration des cellules en induisant la S-nitrosylation, et probablement l’inactivation, de la kinase Jak-2, indispensable pour l’activation de la voie.Modèle prostatique : le GTN sensibilise à la mort les cellules cancéreuses prostatiques résistantes au docétaxel en modulant le taux de deux marqueurs de résistance à cette chimiothérapie : la clusterine (CLU) et le growth differentiation factor 15 (GDF-15). Au niveau moléculaire, le GTN diminue le taux de l'isoforme cytoprotectrice soluble de la CLU (sCLU) et augmente le taux de l'isoforme cytotoxique nucléaire (nCLU) dans les cellules prostatiques résistantes au docétaxel. Plus particulièrement, en présence de GTN, nous avons établi un lien entre le GDF-15 et la modulation du taux des isoformes de la CLU. / One of the main difficulties in the treatment of cancers is the acquisition of resistance by the tumor cells vis-à-vis the death induced by the different chemotherapies. In the laboratory, we are interested in the anti-tumor properties of a nitric oxide (NO) donor, Glyceryl TriNitrate (GTN), frequently used in the treatment of angina pectoris. In this work, we investigated the molecular mechanisms by which GTN sensitizes tumor cells of several types of cancer (colonic, mammary, prostate) to death involving signaling pathways regulated by cytokines such as TNFα, IL-6 or GDF-15.A better understanding of the mechanisms underlying the GTN's anti-tumor action would make it possible to use it as a new anti-cancer therapy.Colon model: GTN, in the presence of the pro-inflammatory cytokine TNFα, sensitizes colon and mammary cancer cells to apoptosis. From a mechanistic point of view, GTN induces S-nitrosylation of cIAP1, thus inhibiting its ubiquitin E3 ligase activity. This abrogates the classical NF-κB signaling pathway of TNFα / TNFR1 activated cell survival in favor of a pro-apoptotic signaling pathway.Mammary model: GTN intervenes at the level of cell migration by altering the Jak2 / STAT3 signaling pathway activated by the pro-inflammatory cytokine IL-6, in a model of triple negative breast cancer. In the presence of platinum (carboplatin) derivatives generating IL-6, GTN inhibits cell migration by inducing S-nitrosylation, and probably inactivation, of Jak-2 kinase, essential for the activation of the way.Prostate model: GTN sensitizes prostatic prostate cancer cells to death by modulating the level of two markers of resistance to this chemotherapy: clusterin (CLU) and growth differentiation factor 15 (GDF-15). At the molecular level, GTN decreases the level of the soluble cytoprotective isoform of CLU (sCLU) and increases the level of nuclear cytotoxic isoform (nCLU) in prostatic cells resistant to docetaxel. More particularly, in the presence of GTN, we have established a link between GDF-15 and the modulation of the isoform rate of the CLU.

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Cancers represent second the most common cause of death in the Czech Republic. The most common are breast and colorectal cancers. Identification of prognostic factors improving decision-making approaches for treatment optimization belongs to the key aims of clinical research in oncology. Carriers of mutation in cancer-susceptibility genes represent a small but clinically important group of high-risk patients. The implementation of NGS have accelerated predisposing genes analyses. The large extent of data about the presence of variants in predisposing genes is in striking contrast to only a very limited information available about clinico-pathological characteristics of mutation carriers. Determination of the risk of tumor development in carriers of rare mutations or variants of unclear significance in genes with incomplete penetrance represent substantial drawbacks of current NGS analyses. To address these issues, we have attempted i) to introduce a unified approach to NGS analysis in breast cancer patients, ii) to characterize importance of prognostic factors in BRCA1/BRCA2 mutation carriers, and iii) to identify the cancer risks in carriers of germline mutations in the CHEK2 gene. Colorectal cancer represents seemingly histologically homogeneous disease. However, at the molecular level it can be...

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La circulation extracorporelle compte parmi les progrès techniques majeurs associés à la chirurgie cardiaque. Elle constitue aussi l’une des causes de complications principales car responsable d’une réponse inflammatoire généralisée qui résulte de la conjugaison des effets du stress oxydant et des cytokines libérés, contribuerait à la dysfonction multi-organe aboutissant aux complications myocardiques et rénales survenant au cours des périodes per- et postopératoires. La première partie de notre travail avait pour objectif d’explorer l’évolution des taux circulants du GDF-15, cytokine associée au stress oxydant et à l’inflammation, dans ce contexte de chirurgie cardiaque. Notre étude prospective a démontré pour la première fois que cette procédure est accompagnée de l’augmentation du GDF-15 dont les taux plasmatiques sont associés aux lésions postopératoires cardiaques et rénales.L’évaluation du risque opératoire repose sur un ensemble de scores dont le calcul est basé essentiellement sur des caractéristiques cliniques. Ces scores présentent toutefois un certaines limitations. Chez les patients « médicaux » atteints de pathologies cardiovasculaires la stratification du risque est définie en associant des caractéristiques cliniques à l’évaluation des taux circulants de biomarqueurs. L’objectif de cette seconde partie a donc été de mettre en évidence le pouvoir prédictif du GDF-15 en tant que biomarqueur circulant dans la survenue de complications rénales au cours de la chirurgie cardiaque sous CEC. Nous avons mis en évidence que les patients présentant des taux préopératoires élevés de GDF-15 sont à risque de développer une insuffisance rénale aigue postopératoire. / Ischemic cardiac diseases are the most frequent and deleterious pathologies leading to important cardiovascular-related mortality worldwide. One of the alternative therapies consists to treat these patients using cardiac surgery. Cardiopulmonary bypass was developed to greatly improve this surgical procedure. However, some adverse effects can occur during cardiac surgery associated with cardiopulmonary bypass due to the inflammatory response. This phenomenon is the result of various mechanisms including oxidative stress and inflammatory cytokines which lead to multi-organ failure and then to myocardial and renal injuries occurring during the peri- and post-operative periods.The first part of this work was designed to evaluate in the context of cardiac surgery the kinetics of plasma GDF-15 levels, an oxidative stress and inflammation related cytokine. Our prospective study demonstrated for the first time the kinetic increase in plasma GDF-15 levels which were associated to postoperative cardiac and renal injuries.Currently, operative risk evaluation is based on score calculation including clinical criteria. These risk scores present some limitations. Concerning other cardiac patients out of surgical fields, the risk assessment is defined using clinical parameters and biomarkers evaluation (cardiac troponin, BNP, Nt-proBNP). Thus, we aimed to determine whether pre-operative GDF-15 as plasma biomarker could help to identify patients at high risk of renal injuries. We found that patients with the highest pre-operative plasma GDF-15 levels are at risk for post-operative acute kidney injury.