Dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV) is a multifunctional transmembrane glycoprotein removing X-Pro dipeptide from the amino-terminus of the peptide chain. This evolutionary conserved sequence protects a number of biologically active peptides against the unspecific proteolytic cleavage. DPP-IV belongs into the group of "Dipeptidyl peptidase-IV Activity and/or Structure Homologues" (DASH), which, except the canonical DPP-IV, comprises fibroblast activation protein-α/seprase (FAP), and several other molecules. However several of DASH molecules are the enzymes, they execute at least some of their biological functions by non-proteolytic protein-protein interactions. DASH molecules, their substrates and binding partners are parts of "DASH system" which is affected in several pathological process including a cancer. Specifically DPP-IV and its closest structural relative FAP are among others expected to be involved in the development and progression of malignant glioma. In this study we showed the expression and colocalization of DPP-IV and FAP in glioma cells in vitro and in human high grade gliomas. In addition to the DPP-IV/FAP double positive transformed glial cells, we also identified a subpopulation of FAP positive mesenchymal cells located in the perivascular compartment. Moreover we described the...

Ein LOH (loss of heterozygosity, Heterozygotieverlust) im Bereich des kurzen Arms des Chromosoms 10 tritt sehr häufig in hochgradigen Gliomen auf. Vornehmlich konzentriert sich der allele Verlust auf die Region 10p14-p15. Die chromosomale Instabilität dieser Region deutet auf die Existenz eines oder mehrerer Tumorsuppressorgene hin. Bis jetzt konnte der Krüppel-like Transkriptionsfaktor 6 (KLF6) als mögliche Zielstruktur eines LOH in 10p15 identifiziert werden. Das Gen des regulatorischen Glykolyseenzyms PFKFB3 ist im Bereich 10p15.1 lokalisiert. Die Spleißvariante 4 (UBI2K4) des PFKFB3-Gens hat eine hemmende Wirkung auf das dreidimensionale Wachstum von U87 Glioblastomzellen. Folglich könnte der PFKFB3 Genlocus Zielstruktur eines LOH in Glioblastomen sein. In dieser Arbeit wurden 40 Glioblastome mit der Mikrosatellitenanalyse basierend auf PCR-Technik untersucht. Bei 55 % (22/40) der Glioblastome zeigte sich ein LOH des PFKFB3 Gens. Der LOH des KLF6 Locus, 2,5 cM telomerisch zur PFKFB3 lokalisiert, wurde in 60 % (21/35) der Glioblastome festgestellt und korrelierte nicht mit dem PFKFB3-LOH. Die Deletion eines Allels des PFKFB3-Gens führt zu einer signifikanten Abnahme der PFKFB3 mRNA- und Proteinkonzentration. Die Expression der das Glioblastomzellwachstum hemmenden Spleißvariante UBI2K4 war in der Gruppe der LOH PFKFB (+) Glioblastome deutlich erniedrigt im Vergleich zur PFKFB3-LOH (-) Gruppe und korrelierte mit der totalen PFKFB3 Expression. Die Prognose der Glioblastom-Patienten verschlechtert sich durch den PFKFB3-LOH und die daraus resultierende niedrigere UBI2K4 Expression. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass der für Glioblastome typische LOH der Region 10p14-p15 auf die PFKFB3 und speziell auf die Spleißvariante UBI2K4 als Tumorsuppressorprotein abzielt.

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Die WHO-Klassifikation der Hirntumoren von 2016 ebnete den Weg für molekulare Marker und Therapie-Angriffspunkte. Der Transkriptionsfaktor ATF5 könnte ein solcher sein. Er unterdrückt die Differenzierung von neuronalen Vorläuferzellen und wird in Glioblastomen (GBM) überexprimiert. Daten zur ATF5-Expression in WHO Grad II Gliomen (LGG) und GBM-Rezidiven sind nur spärlich vorhanden. Daher untersuchten wir 79 GBM, 40 LGG und 10 Normalhirnproben auf ihre ATF5-mRNA- und Proteinexpression mit quantitativer Echtzeit-PCR bzw. Immunhistochemie und verglichen sie mit multiplen, retrospektiv erhobenen klinischen Charakteristika der Patienten. ATF5 war in LGG und GBM verglichen zum Normalhirn sowohl auf mRNA-, als auch Proteinebene überexprimiert. Obwohl die ATF5-mRNA-Expression im GBM eine erhebliche Fluktuationsrate zeigte, gab es keine signifikanten Expressionsunterschiede zwischen GBM-Gruppen unterschiedlicher biologischer Wachstumsmuster. ATF5-mRNA korrelierte mit dem Alter der Patienten und invers mit der Ki67-Färbung. Kaplan Meier- und Cox-Regressionsanalysen zeigten eine signifikante Korrelation der ATF5-mRNA-Expression mit dem Überleben nach 12 Monaten sowie dem progressionsfreien Überleben. Die Methylierung des Promotors der O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) ist ein etablierter Marker in der Therapie des GBMs. Sie ist mit dem therapeutischen Ansprechen auf Temozolomid und dem Überleben assoziiert. Uns fielen inzidentell Veränderungen der MGMT-Promotormethylierung auf, woraufhin wir den aktuellen Wissensstand mittels einer ausführlichen Literatur-Metaanalyse zusammenfassten. Dabei fanden wir Veränderungen der MGMT-Promotormethylierung bei 115 der 476 Patienten. Wir schlussfolgern, dass die ATF5-mRNA-Expression als prognostischer Faktor für das Überleben der Patienten dienen könnte. Da seine in vitro-Inhibition zu einem selektiven Zelltod von Gliomzellen führte und wir eine Überexpression in glialen Tumoren nachweisen konnten, zeigt ATF5 Potential als ubiquitäres Therapieziel in Gliomen. Zum aktuellen Zeitpunkt ergibt sich keine klare Indikation, den klinischen Standard der MGMT-Teststrategie zu verändern. Trotzdem könnte eine erneute Testung der MGMT-Promotormethylierung für zukünftige Therapieentscheidungen sinnvoll sein und wir regen an, dass dieses Thema in klinischen Studien weiter untersucht wird. / The 2016 WHO classification for brain tumors signaled a major paradigm shift and paves the way for molecular markers and molecular targets. One such target could be the transcription factor ATF5. It suppresses differentiation of neuroprogenitor cells and is overexpressed in glioblastoma (GBM). Data on ATF5 expression in glioma of WHO grade II (LGG) are scarce and lacking on recurrent GBM. Therefore, we examined 79 GBM, 40 LGG and 10 normal brain (NB) specimens for their ATF5-mRNA and protein expression by quantitative real-time PCR and immunohistochemistry, respectively, and compared it to multiple retrospectively obtained clinical characteristics of the patients. ATF5-mRNA was overexpressed in LGG and GBM compared to NB on mRNA and protein level. Although ATF5-mRNA expression in GBM showed a considerable fluctuation range, GBM groups of varying biological behavior were not significantly different. ATF5-mRNA correlated with the patients' age and inversely with Ki67-staining. Kaplan-Meier analysis and Cox regression indicated that ATF5-mRNA expression was significantly associated with survival after 12 months and progression-free survival. Methylation of the O6-Methylguanin DNA methyltransferase (MGMT) promoter is a well-established strong prognostic factor in the therapy of GBM. It is associated with an improved response to chemotherapy with temozolomide and longer overall survival. We made the incidental finding of patients with changing MGMT promoter methylation during the clinical course, which prompted us to further investigate this topic. Indeed, a meta-analysis of the literature revealed changes in MGMT promoter methylation in 115 of 476 patients. To conclude, ATF5-mRNA expression could be identified as an additional, though not independent factor correlating with patients‘ survival. Since its inhibition might lead to the selective death of glioma cells, it might serve as a potential ubiquitous therapeutic target in astrocytic tumors. Clinical implications of the observed changes in MGMT promoter methylation are still ambiguous and do not yet support a change in clinical practice. However, retesting MGMT methylation might be useful for future treatment decisions and we encourage clinical studies to address this topic.

Title Complex preoperative brain tumor imaging Abstract The differentiation of glioblastoma, metastases and brain lymphoma using modern diagnostic imaging methods has a major impact on the strategy of further diagnostic examinations and treatment. In a group of 67 patients with glioblastoma and 31 with cerebral metastasis, the ability to differentiate them according to the evaluation of perfusion parameters changes in peritumoral white matter by T1 dynamic post-contrast magnetic resonance imaging was verified, with the positive predictive value in glioblastoma detection up to 91%. In a group of 36 brain lymphoma patients the importance of imaging submodalities and contribution of a complex magnetic resonance imaging protocol to detect lymphoma up to 80% were evaluated. Key words brain, glioblastoma, lymphoma, magnetic resonance imaging, neoplasm metastasis

Glioblastoma multiforme (GBM) ist der häufigste bösartige Hirntumor bei Erwachsenen. Unbehandelt liegt das mediane Überleben bei circa drei Monaten. Mithilfe maximal möglicher Resektion des Tumors und anschließender aggressiver kombinierter Radiochemotherapie, bestehend aus Bestrahlung und dem Zytostatikum Temozolomid, wird das mediane Überleben auf circa 15 Monate nach Diagnosestellung angehoben. Trotz intensiver Forschung ist über die Entstehung des GBMs wenig bekannt, der einzige bisher bestätigte prädisponierende Faktor ist eine Bestrahlung des Kopfes, insbesondere im Kindes- und Jugendalter. Ein charakteristisches Merkmal des GBMs ist seine große Heterogenität sowohl innerhalb des Tumors eines Patienten als auch zwischen den Tumoren verschiedener Patienten. Dadurch werden die erfolgreiche Behandlung und eine mögliche Heilung erschwert, da sich bis heute nicht zuverlässig vorhersagen lässt, wie gut ein Patient von der Standardtherapie profitieren wird. Das infiltrative Wachstum von GBMs entlang von Nervenbahnen in der gesunden weißen Substanz oder mithilfe der Blutgefäße macht es nahezu unmöglich, die gesamte Tumormasse chirurgisch zu entfernen, was eine hohe Rezidivrate zur Folge hat. Ein größeres Verständnis für die Entstehungsmechanismen des GBMs und seiner Therapieresistenzen ist essenziell für die Entwicklung besserer Therapiemöglichkeiten und verlangt dringend nach geeigneten Modellen für deren Erforschung. In der Krebsforschung bedient man sich häufig an Zellkultur- oder Tiermodellen. Zellkulturen bieten den Vorteil, dass sie preisgünstig in der Unterhaltung sind und sich in relativ kurzer Zeit große Datenmengen durch einen hohen experimentellen Durchsatz erzielen lassen. Nachteilig ist, dass jeglicher Gewebeverband fehlt und das Modell daher nicht die reale Situation in einem ganzheitlichen Organismus widerspiegelt. Im Tiermodell ist der Organismus mitsamt verschiedenen Zelltypen, extrazellulärer Matrix und Blutkreislauf gegeben, jedoch gibt es mitunter gravierende Interspeziesunterschiede, die eine erfolgreiche klinische Translation der Ergebnisse aus Tierversuchen in das humane System erschweren. Patient-derived xenografts, also Transplantate aus Patientengewebe, machen sich den Organismus des Versuchstieres zunutze, erhalten aber dabei auch die Charakteristik des ursprünglichen Tumors weitgehend. Um eine Abstoßung des transplantierten Tumorgewebes zu verhindern, werden zumeist immundefiziente Tiere verwendet, bei denen die immunologische Komponente fehlt, was das Modell artifizieller macht. Zudem ist das erzeugte Tierleid ein nicht zu unterschätzender Faktor, denn Überlebenszeitanalysen mit dem Tod des Versuchstieres als Endpunkt, spielen eine wesentliche Rolle in der onkologischen Forschung. Um das Tierleid in wissenschaftlichen Experimenten zu verringern, wurde 1959 erstmals das 3R-Prinzip (Reduction, Replacement, Refinement) definiert, wonach Tierversuche möglichst komplett ersetzt, Tierzahlen reduziert und die Bedingungen für Versuchstiere verbessert werden sollen. Diesem Prinzip folgend wurden im Institut für Anatomie der Universität Leipzig die organotypischen Schnittkulturen aus Patientengewebe als Alternative zum Tierversuch etabliert. Hierbei wird operativ entnommenes Tumorgewebe von Patienten mithilfe eines Tissue Choppers in 350 µm dünne Scheiben geschnitten und auf Membranen an einer Luft-Medium-Grenze kultiviert. Gewebe aus humanem GBM kann auf diese Weise bis zu zwei Wochen vital erhalten und für Versuche verwendet werden. In der hier vorliegenden Promotionsarbeit wurden Schnittkulturen aus GBM-Gewebe von 25 Patienten angelegt und der Standardbehandlung aus Temozolomid und Bestrahlung unterzogen. Anschließend wurde das Gewebe histologisch aufgearbeitet, um einerseits die Qualität des Gewebeerhalts mittels klassischer Färbungen mit Hämatoxylin und Eosin beurteilen und um andererseits Marker für Proliferation (Ki67) und Apoptose (TUNEL-Assay) anfärben und quantifizieren zu können. In der Vergangenheit beschränkte sich die Auswertung solcher Färbungen vorrangig auf die manuelle Quantifizierung, was zeitintensiv und abhängig von der durchführenden Person zu abweichenden Ergebnissen führt. Im Rahmen dieser Arbeit gelang die automatisierte quantitative Auswertung histologischer Färbungen von kultivierten Gewebeschnitten und deren Veröffentlichung. Durch die Automatisierung kann die Analyse deutlich schneller erfolgen, ist objektiver und damit auch geeigneter für eine klinische Anwendung. Zusätzlich zur histologischen Aufarbeitung des Gewebes wurde aus den Schnittkulturen RNA extrahiert, um Behandlungseffekte auf Expressionsebene untersuchen zu können. Für einen Patienten gelang der Vergleich zwischen Tumorgewebe und angrenzendem Tumorzugangsgewebe, da von beiden Gewebetypen Schnittkulturen angelegt und die Behandlung durchgeführt werden konnte. Mit einer Sequenziertiefe von bis zu 368 Millionen Reads pro Probe, wurden 1888 Gene identifiziert, die im Vergleich zum angrenzendem Gewebe im Tumorgewebe signifikant herunterreguliert waren. Fast 2400 Gene waren entsprechend hochreguliert. Zwischen behandeltem und unbehandeltem Tumorgewebe gab es über 3400 Transkripte, die signifikant unterschiedlich exprimiert wurden. Die Signalweganalyse mit der IPA Software (Qiagen) ergab eine reduzierte Proliferation in behandeltem GBM-Gewebe, was sich mit den Befunden aus der Quantifizierung der Ki67-Färbung deckte. Eine Subgruppenanalyse ergab, dass Gewebekulturen von langzeitüberlebenden Patienten (Gesamtüberleben > 24 Monate) besser auf die Behandlung anzusprechen scheinen, was sich in einer signifikant erhöhten Apoptoserate im Vergleich zu Patienten mit kurzem Überleben zeigte. Schnittkulturen aus Patienten mit einem progressionsfreien Überleben (PFS) von mehr als 7 oder 12 Monaten zeigten eine signifikant höhere Proliferation als Patienten mit einem PFS von unter 7 Monaten. Begründbar ist das mit einer höheren Suszeptibilität von proliferierendem Gewebe gegenüber Schäden durch Bestrahlung und Zytostatika. Die Expressionsanalyse aller 25 Patientenproben ergab eine Hochregulierung von 58 proteinkodierenden Genen. 32 Gene waren im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollen im behandelten Gewebe herunterreguliert. Durch die funktionelle Analyse dieser differentiell exprimierten Gene konnte gezeigt werden, dass der p53-Signalweg, die Zellzykluskontrolle, sowie mit DNA-Schäden und deren Reparatur assoziierte Gene und Signalwege nach der Behandlung vermehrt aktiviert sind. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass Schnittkulturen aus GBM-Gewebe nicht nur histologisch aufgearbeitet werden können, sondern dass es zudem möglich ist, weitreichende molekulare Untersuchungen und Genexpressionsanalysen erfolgreich durchzuführen. Weiterhin sieht man eine gute Korrelation der aus den Kulturen gewonnenen Ergebnisse mit dem klinischen Verlauf der jeweiligen Patienten, was den Rückschluss zulässt, dass die Schnittkulturen ein gutes Abbild der tatsächlichen Situation im Patienten darstellen. Damit wird die Nutzbarkeit des Modells als Alternative zum Tierversuch weiter erhöht und klinisch interessant. Die Robustheit der Methode zeigt sich dadurch, dass RNA-Analysen aus den 25 Patienten umgesetzt werden konnten, obwohl es zum Teil gravierende Unterschiede in der Qualität des kultivierten Gewebes gab. Die inter- und intratumorale Heterogenität des GBMs stellt eine große Herausforderung dar, die mit der Verwendung von biologischen und technischen Replikaten adressiert wurden. Die Korrelationsanalyse der einzelnen Replikate zeigte, dass zumindest die intratumorale Heterogenität weitgehend ausgeglichen werden konnte. Die Heterogenität zwischen den einzelnen Patienten blieb jedoch erhalten und erschwerte allgemeine Aussagen und generelle Rückschlüsse. Auch im GBM besteht daher der dringende Bedarf an individualisierten und auf den einzelnen Patienten ausgerichteten Therapieansätzen. Hierfür bedarf es zukünftig weiterer Forschung an potenziellen Biomarkern mit größeren Patientenkohorten. Gewebekulturen können hierfür sowohl für die Untersuchung von Patientengewebe als auch für die Testung neuartiger Therapieansätze eine Rolle spielen.:Einleitung 3 Glioblastoma multiforme 3 Standardtherapie und MGMT 4 Immuntherapie 5 Heterogenität im GBM 6 Individualisierte Therapie 7 RNA-Sequenzierung 8 Modelle in der Krebsforschung 10 Schnittkulturen aus Patientengewebe 11 Zielstellung der Arbeit 13 Publikation I 14 Publikation II 33 Zusammenfassung 63 Referenzen 66 Darstellung des eigenen Beitrags 72 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 76 Lebenslauf 77 Publikationen 78 Vorträge 78 Danksagung 79

Das Glioblastom ist der häufigste maligne Hirntumor. Unter der aktuellen Standardtherapie bestehend aus möglichst kompletter Resektion, kombinierter Radiochemotherapie und einer Erhaltungstherapie mit Temozolomid bleibt die Prognose mit einer 5-Jahresüberlebensrate von 7,2% schlecht. Das natürlich vorkommende Dipeptid L-Carnosin (β-Alanyl-L-Histidin) schwächt das Wachstum von Tumorzellen ab. In der vorliegenden Arbeit sind wir der Frage nachgegangen, ob andere kleine imidazolhaltige Substanzen auch die Vitalität von Glioblastomzellen beeinflussen ohne dabei nicht-maligne Zellen zu beeinflussen und ob diesem Effekt die Bildung von Histamin zugrunde liegt. Primäre Fibroblastenkulturen und Glioblastomzellen wurden mit L-Carnosin, L-Alanyl-L-Histidin, β-Alanyl-L-Alanin, L-Histidin, Histamin, Imidazol, β-Alanin und L-Alanin für 48 Stunden behandelt. Über zellbasierte Vitalitätsassays und mikroskopische Analysen wurde die Zellvitalität unter dem Einfluss der verschiedenen Substanzen sowohl von den primären Fibroblastenkulturen als auch den Glioblastomzellen bestimmt. Zudem wurde die intrazelluläre Freisetzung von L-Histidin und die Bildung von Histamin nach Behandlung der Zellen entweder mit L-Carnosin oder mir L-Alanyl-L-Histidin mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) bestimmt. L-Carnosin und L-Alanyl-L-Histidin hemmten das Tumorwachstums bei gleichzeitig nur geringem Effekt auf die Vitalität der primären Fibroblastenkulturen. L-Histidin, Histamin und Imidazol hingegen reduzierten die Zellvitalität beider Zelltypen. Substanzen die keinen Imidazolanteil besaßen hatten keinen Einfluss auf die Zellvitalität. In Anwesenheit von L-Alanyl-L-Histidin aber nicht von L-Carnosin kam es zu einem signifikanten Anstieg der intrazellulären L-Histidinmenge. Die Bildung von Histamin konnte weder nach Behandlung der Zellen mit L-Carnosin und L-Alanyl-L-Histidin noch mit L-Histidin nachgewiesen werden. Zusammenfassend trägt der Imidazolanteil zum antineoplastischen Effekt von L-Carnosin bei, was auch auf den Effekt von L-Alanyl-L-Histidin und L-Histidin zutrifft. Obwohl Histamin einen starken Einfluss auf die Zellvitalität ausübt, ist die Bildung von Histamin nicht für den antineoplastischen Effekt von L-Carnosin, L-Alanyl-L-Histidin und L-Histidin verantwortlich.

Das Glioblastom (GBM) repräsentiert den am schwierigsten zu behandelnden primären soliden Tumor des Zentralnervensystems dar, trotz der intensiv wachsenden Zahl von Studien zu seinen molekularen und zellulären Eigenschaften. Obwohl die GBM-Therapie aggressiv ist und chirurgische Resektion, Strahlentherapie und Chemotherapie umfasst, ist ein Wiederauftreten des Tumors unvermeidlich. Die GBM-Behandlungsresistenz ist mit genetischer und zellulärer Heterogenität sowie phänotypischer Plastizität verbunden. Um das Verständnis der Heterogenität des Glioblastoms zu vertiefen, haben wir maßgeschneiderte genetische Tracing-Strategien für subtypspezifische Transkriptionszustände aus Glioblastom-Patientensignaturen entwickelt. In GBM-Zellen ermöglichte uns unsere neuartige Technologie, intrinsische und nicht-zellautonome Bestimmungsfaktoren von Zellzuständen zu identifizieren. In vitro und in vivo konnten wir zeigen, dass sich der mesenchymale GBM-Subtyp als adaptive Identität in Gegenwart von Mikroumgebungssignalen ausbildet und durch Entzündungs- und Differenzierungsprogramme reguliert wird. Wir haben gezeigt, dass die Ausbildung eines mesenchymalen Zellzustand adaptiv und reversibel ist und durch verschiedene Auslöser wie externer Signaltransduktion und ionisierende Strahlung mit teilweise überlappenden transkriptionellen Signaturen eingenommen werden kann. Insbesondere konnten wir mithilfe synthetischer Locus-Kontrollregionen (sLCRs) eine Interaktion zwischen Zellen des angeborenen Immunsystems und Glioma-Zellen aufdecken, wodurch die Tumorzellen in einen mesenchymalen Zustand versetzt wurden, der mit einer erhöhten Resistenz gegen Chemotherapie verbunden ist. Hier bauen wir auf diesem innovativen Ansatz auf, um Übergänge von Zellzuständen in komplexen biologischen Umgebungen zu verfolgen, mit einem Schwerpunkt auf der zellulären Wechselwirkung zwischen gesunden und Tumorzellen im Zusammenhang mit phänotypischer Plastizität und therapeutischer Resistenz. Darüber hinaus bietet diese Methode ein breites translationales Potenzial für die Anwendung auf andere Forschungsgebiete, einschließlich der Entwicklungsbiologie oder der regenerativen Medizin. / Glioblastoma (GBM) remains the most difficult primary solid tumor of the central nervous system despite the intensively growing body of research on its molecular and cellular characteristics. Whereas GBM treatment is aggressive and involves surgical resection, radiotherapy, and chemotherapy, tumor recurrence is unavoidable. GBM treatment resistance is associated with genetic and cellular heterogeneity, as well as phenotypic plasticity. To improve understanding of Glioblastoma heterogeneity, we developed custom genetic tracing strategies for subtype-specific transcriptional states from Glioblastoma patient signatures. In GBM cells, our novel technology enabled us to identify intrinsic and non-cell autonomous determinants of cell fate commitment. In vitro and in vivo, we discovered that the mesenchymal GBM adapts in the presence of microenvironmental signaling and is regulated by inflammatory and differentiation programs. We demonstrated that cell fate commitment towards a mesenchymal state is adaptive and reversible and occurs through partially overlapping transcriptional responses, including external signaling and ionizing radiation. Importantly, using synthetic locus control regions (sLCRs), we were able to uncover crosstalk between innate immune cells and glioma-initiating cells, directing the tumor cells into a mesenchymal state linked to increased resistance to chemotherapy. Here, we build on this innovative approach to trace cell fate transitions in complex biological settings, with a focus on the cellular crosstalk between malignant and non-tumor cells in the context of phenotypic plasticity and therapeutic resistance. Beyond that, this method offers the broad translational potential to be applied to other fields of research, including developmental biology or regenerative medicine.

Gliome stellen mit 30-40 % die häufigsten intrakraniellen Tumoren dar. Darunter ist das Glioblastom, auch als Glioblastoma multiforme bezeichnet, mit ca. 50 % am stärksten vertreten und macht somit allein etwa 20 % aller Hirntumoren aus (Russell und Rubinstein 1989). Neben einer Metastasierung über den Liquor können diese Tumoren auch sehr selten als primäre Neubildung im Rückenmark vorkommen. Ebenso ist dort die Entwicklung eines sekundären Glioblastoms aus dem fortschreitenden Wachstum eines niedriggradigen Astrozytoms heraus möglich (Sure et al. 1997). Aufgrund ihres diffus infiltrativen Wachstums sowie der infausten Prognose wird das Glioblastom in der WHO-Klassifikation dem Tumorgrad IV zugeordnet (Louis et al. 2007). Ziel dieser vorliegenden medizinischen Dissertation ist es, mit Hilfe einer Meta-Analyse individueller Patientendaten einen integrativen Überblick über die bereits vorhandene Forschung dieser seltenen Erkrankung zu erlangen. Aus einer umfangreichen Literaturrecherche resultierten 82 geeignete Publikationen, sodass von insgesamt 157 Patienten unter anderem Daten zum Veröffentlichungszeitraum, Alter und Geschlecht des Patienten, Tumorbiologie und –lokalisation sowie Therapie und Outcome erhoben werden konnten. In der statistischen Auswertung wurde die Korrelation dieser Faktoren eingehend untersucht mit dem Ziel, signifikante Aspekte herauszufiltern, die das Überleben von Patienten mit spinalem Glioblastom positiv beeinflussen können. Trotz einer stetigen Verbesserung der bildgebenden Diagnostik durch Magnetresonanztomographie und Computertomographie sowie multimodaler Tumortherapie zeigte sich in der Auswertung der Ergebnisse, dass das mediane Überleben der Patienten mit spinalem Glioblastom bzw. Gliosarkom auf nur rund neun Monate zu beziffern ist. Dabei konnten sowohl das Alter bei Diagnosestellung als auch das Jahr der Veröffentlichung der jeweiligen Patientenfälle als statistisch signifikante und somit bedeutende prognostische Faktoren im Hinblick auf die Überlebenszeit der Patienten identifiziert werden.

Background: Tumor cells are highly dependent on glucose even in the presence of oxygen. This concept called the Warburg effect is a hallmark of cancer and strategies are considered to therapeutically exploit the phenomenon such as ketogenic diets. The success of such strategies is dependent on a profound understanding of tumor cell metabolism. With new techniques it is now possible to thoroughly analyze the metabolic responses to the withdrawal of substrates and their substitution by others. In the present study we used gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) to analyze how glioblastoma brain tumor cells respond metabolically when glucose is withdrawn and substituted by pyruvate. Methods: Glioblastoma brain tumor cells were cultivated in medium with high (25 mM), medium (11 mM) or low (5.5 mM) glucose concentration or with pyruvate (5 mM). After 24 h GC-MS metabolite profiling was performed. Results: The abundances of most metabolites were dependent on the supply of glucose in tendency but not in a linear manner indicating saturation at high glucose. Noteworthy, a high level of sorbitol production and release was observed at high concentrations of glucose and high release of alanine, aspartate and citrate were observed when glucose was substituted by pyruvate. Intermediates of the TCA cycle were present under all nutritional conditions and evidence was found that cells may perform gluconeogenesis from pyruvate. Conclusions: Our experiments reveal a high plasticity of glioblastoma cells to changes in nutritional supply which has to be taken into account in clinical trials in which specific diets are considered for therapy.