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Die Entwicklung von Fernmetastasen ist die Haupttodesursache bei Tumorerkrankten und der entscheidende klinisch relevante Schritt während der Tumorprogression. Die Seed and Soil Theorie von Stephen Paget besagt, dass verschiedene Tumorzellen spezifische Zielorgane während der Metatasierung bevorzugen. Während das häufigste Target der kolorektalen Karzinome die Leber ist, hat der triple-negative molekulare Subtyp von Brustkrebs die Neigung, in das Gehirn zu metastasieren. Interessanterweise spielen sowohl deregulierte EGFR (Epithelial growth factor receptor) als auch WNT Signalwege in diesen beiden Entitäten eine entscheidende Rolle. Das Ziel der Arbeit ist, die Rolle der beiden Signalwege in soliden Tumorzelllinien in Bezug auf die Tumorprogression und Kolonisation zu untersuchen. Im Rahmen der molekularen Charakterisierung der Zelllinien zeigten sich die Mammakarzinomzelllinie 410.4 und die kolorektale Tumorzelllinie CMT-93 als passende Modellsysteme für unsere Fragestellung. Anschließend wurden der EGFR und der WNT Signalweg in diesen Zellen im Sinne von gain of function und loss of function moduliert und die Auswirkungen auf Aspekte der Tumorprogression analysiert. In CMT-93 Zellen wurde ein EGFR Knockdown etabliert. Während der Knockdown keinen Einfluss auf die Proliferation hat, vermindert er die Invasion der Zellen. Somit konnte dem effizienten Knockdown eine funktionelle Wirksamkeit zugeschrieben werden. Eine EGFR Überexpression konnte sowohl in 410.4 als auch in CMT-93 Zellen etabliert werden. Die Analyse der jeweiligen Signalkaskadenweiterleitung ergab zwar Änderungen und somit eine funktionelle Relevanz, dies blieb jedoch ohne Auswirkungen auf das Invasionspotential der Zelllinien. Ein Knockdown von β-Catenin konnte in 410.4 zwar etabliert werden, blieb jedoch ohne funktionelle Auswirkungen. Eine stabile Überexpression von β-Catenin war nicht erfolgreich, da dies offenbar mit der Viabilität der Zellen interferierte. Die Relevanz des β-Catenin-abhängigen WNT Signalwegs in den beiden gewählten Zelllinien konnte somit nicht abschließend geklärt werden. Des Weiteren wurde die Bedeutung des nicht-kanonischen WNT Signalwegs via ROR2 und WNT11 untersucht. Dabei ergab sich, dass die Überexpression von WNT11 und ROR2 in 410.4 Zellen deren Invasion durch einen RHOA-abhängigen Mechnismus steigert und einen Einfluss auf den PI3K Signalweg hat. Es ist anzunehmen, dass WNT11 als downstream Target über ROR2 induziert wird und über einen positiven Feedback-Loop via ROR2 eine autokrine Stimulation ausübt.

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Das Pankreaskarzinom ist eine der aggressivsten Krebsarten mit einer extrem schlechten Prognose für die Patienten (Robert Koch-Institut 2012). Der Entwicklung neuer Substanzen für die Therapie wird eine große Bedeutung zur Verbesserung der Behandlungsergebnisse zugesprochen (Li D et al. 2004). Das Ziel der vorliegenden Dissertation war, die Wirkung des für die Behandlung von Bandwurminfektionen eingesetzten Anthelmintikums Niclosamid auf verschiedene Pankreaskarzinom-Zelllinien zu untersuchen. Die humanen Pankreaskarzinom-Zelllinien (MIA PaCa-2, Panc-1 und L3.6pl) wurden mit aufsteigenden Konzentrationen des Medikaments Niclosamid für 24 Stunden be¬handelt (0,1; 1; 3; 10; 30 µM, Inkubation in RPMI-1640-Medium). Nachfolgend wurden die vitalen Zellen unter dem Lichtmikroskop ausgezählt. Mit Hilfe einer modifizierten Boyden-Kammer wurde die Migration der Zellen durch eine poröse Membran (Poren¬größe 8 µm) untersucht. FACS-Analysen nach Färbung mit Annexin und Propidium¬iodid dienten zur Bestimmung der Apoptose- und Nekroserate sowie zum Nachweis der Veränderungen im Zellzyklus. Um Effekte von Niclosamid auf die Signaltrans¬duktion aufzuzeigen, wurden qRT-PCR-Analysen ausgewählter Wnt- und Hedgehog-Zielgene durchgeführt. Bereits eine Konzentration von 3 µM Niclosamid führte zu einer signifikanten Reduktion der vitalen Zellen in allen drei Zelllinien. Bei MIA PaCa-2 und Panc-1 konnte sogar ab 0,1 µM Niclosamid eine signifikante Abnahme der Zellzahl beobachtet werden (MIA PaCa-2 auf 48 % und Panc-1 auf 55 %); p≤0,05. Außerdem konnte bei einer Konzentration von 0,5 µM eine Inhibition der Zellmigration in MIA PaCa-2 auf 28 % und Panc-1 auf 27 % des Ausgangswertes gezeigt werden. In der FACS-Analyse zeigte sich bei Konzentrationen von 1 µM (Panc-1) und 10 µM (MIA PaCa-2 und L3.6pl) Niclosamid eine signifikante Zunahme der apoptotischen und nekrotischen Populationsanteile. Weiterhin konnte eine dosisabhängige Induk-tion des Zellzyklusarrestes bei Konzentrationen zwischen 0,1-1 µM beobachtet wer-den. Signifikante Effekte auf die Expression der Wnt-Zielgene fanden sich bei allen drei Zelllinien. So kam es bei mit Niclosamid behandelten Zellen zu einem Rückgang der Expression der kanonischen Wnt-Komponenten Axin2 und MMP7 (Panc-1, L3.6pl), Cyclin D1 (MIA PaCa-2, Panc-1, L3.6pl) und BCL9 (MIA PaCa-2). Eine ein¬deutige Beeinflussung der Komponenten des nicht-kanonischen Wnt-Signalweges (c-jun, Wnt5a) und des Hedgehog-Signalweges (SHH, SMO, Ptch1, Gli1) konnte nicht ermittelt werden. Niclosamid hatte demnach mindestens drei verschiedene Wirkmechanismen: Es hemmte die Zellproliferation und Migration, förderte die Apoptose und Nekrose und be¬wirkte einen Zellzyklusarrest der Pankreaskarzinom-Zellen. Außerdem konnte mit der PCR der hemmende Einfluss von Niclosamid auf den kanonischen Wnt-Signalweg, einen der wichtigsten Signalwege in der Entwicklung des Pankreaskarzinoms, aufge¬zeigt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in Niclosamid ein neuer In¬hibitor des Wnt-Signalweges in Pankreaskarzinom-Zelllinien identifiziert werden konnte. Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation berechtigen möglicherweise zur Annahme, dass Niclosamid zukünftig eine aussichtsreiche chemotherapeutische Substanz zur Behandlung des Pankreaskarzinoms darstellen könnte.

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Diese Arbeit untersucht die humanen chondrogenen Progenitorzellen (CPC) auf ihre Eignung für einen möglichen Therapieansatz der Osteoarthrose (OA). Hierbei zeigte sich, dass die CPC die Fähigkeit zur Migration sowohl in vitro als auch ex vivo besitzen. In vitro steigerte der Einsatz von TGF-ß3 die Migrationsrate, was von therapeutischem Nutzen sein könnte. Die CPC wanderten ex vivo ebenso in Knorpelgewebe aus makroskopisch unauffälligen Bereichen wie in an den Hauptdefekt angrenzendes Gewebe ein. Mit der Versuchsdauer nahm die Einwanderungstiefe zu, wobei dies im unauffällig erscheinenden Knorpel ausgeprägter war und hier auch größere Eindringtiefen gemessen wurden. Dies spricht für eine Zielzone, die die CPC anstreben und die im Knorpel neben dem Hauptdefekt früher erreicht wird. Bezüglich der Migrationsgeschwindigkeit weisen die CPC eine Heterogenität auf, verglichen mit anderen Zelltypen im menschlichen Organismus ist sie insgesamt allerdings gering. Über die gesamte Versuchsdauer ließen sich in beiden Gewebetypen proliferationsfähige CPC nachweisen. Eine Genexpressionsanalyse zeigte, dass die CPC dedifferenzierten Chondrozyten am ähnlichsten sind und eine kurzfristige Kultivierung sie kaum beeinflusst. Die Transfektion veränderte die Ausrichtung der CPC nicht, sondern führte vornehmlich zu einer vorübergehenden generellen Herabregulierung der Genexpression. Die Ergebnisse zeigen, dass ein therapeutischer Einsatz der CPC möglich wäre, da die Zellen auf einfache und komplikationsarme Weise gewonnen und kultiviert werden können. Zudem eröffnen die ausgeprägten migratorischen Fähigkeiten der CPC einfache Applikationswege, z. B. im Rahmen einer intraartikulären Injektion oder Arthroskopie. Ebenso viel versprechend ist die Erkenntnis, dass die Zellen innerhalb des Gewebes vital bleiben und so an einer Regeneration teilhaben könnten. Vor einer zukünftigen Anwendung der CPC bleiben allerdings noch einige Fragen zu beantworten. So ist die Rolle der CPC in der Pathogenese der OA noch nicht vollständig geklärt. Außerdem bleibt offen, wie lange die CPC im Gewebe vital bleiben und ob sie in der Lage sind, im Gewebe hyaline Knorpel-EZM herzustellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit geben daher Anlass für weitere Forschung auf diesem Gebiet.

Die akute Graft-versus-Host Erkrankung (acute Graft-versus-Host disease, aGvHD) ist eine pathogene Folgeerscheinung der hämatopoetischen Stammzell-transplantation. Zur Therapie werden zumeist Glukokortikoide eingesetzt, die sich durch ihre anti-inflammatorische und immunsuppressive Wirkung, insbesondere auf die an der aGvHD beteiligten alloreaktiven T Zellen und Antigenpräsentierenden Zellen, auszeichnen. Die chronische Verabreichung hochdosierter Glukokortikoide ist jedoch mit zahlreichen Nebenwirkungen verbunden, und kann zum Auftreten Glukokortikoid-resistenter Verlaufsformen führen. Aus diesem Grund wurden in der vorliegenden Arbeit zwei Ansätze verfolgt, die als Grundlage für die Entwicklung verbesserter Verfahren zur Therapie der aGvHD dienen könnten. Zuerst wurde die Möglichkeit eines adoptiven Transfers ex vivo aus dem Knochenmark generierter und mittels Glukokortikoiden und IL-4 zum M2-Phänotyp polarisierter Makrophagen analysiert. Die Kombinationsbehandlung zeigte in vitro teils ausgeprägte synergistische Effekte in Hinblick auf die Polarisation der Zellen, insbesondere auf Ebene der Genexpression. Nichtsdestotrotz konnte nach Transfer der anti-inflammatorischen Makrophagen kein therapeutischer Effekt im Mausmodell der aGvHD beobachtet werden. Als mögliche Erklärung hierfür kommt insbesondere der Verlust der M2-Polarisation in vivo in Frage. Als alternative Strategie wurden daraufhin verschiedene zelltypische Wirkungen der Glukokortikoide in der aGvHD untersucht, um auf diesem Weg Angriffspunkte für eine zielgerichtetere Therapie zu identifizieren. Hierbei zeigte sich, dass eine überschießende Sekretion von IL-6 durch Zellen des Empfängers einen fulminanten Krankheitsverlauf zur Folge hat. Diese Wirkung konnte durch Applikation eines neutralisierenden Antikörpers verhindert werden, was durch einen geringeren Abfall der Körpertemperatur und Blutglukose begleitet war. Durch Verwendung konditionaler knock-out Mäuse konnten weiterhin die Makrophagen als einer der zentralen Zelltypen definiert werden, welche für die Glukokortikoid-Wirkung im Empfänger verantwortlich sind. Zuletzt ergaben Untersuchungen, dass Glukokortikoide auch wesentlich auf die transplantierten allogenen T-Zellen einwirken. Hier zeigte sich, dass sie vor allem die Zytotoxizität der CD8+-T-Zellen vermindern und auf diese Weise einem fulminanten Verlauf der aGvHD entgegen wirken. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse der Arbeit, dass eine Therapie der aGvHD mittels M2-Makrophagen nur dann möglich sein wird, wenn es gelingt, die Stabilität deren Phänotyps in vivo zu erhalten. Alternativ erscheinen jedoch auch Strategien vielversprechend, die auf einer gezielten Beeinflussung einzelner Zelltypen durch hoch-spezifische Glukokortikoide beruhen, da sich auf diese Weise möglicherweise Nebenwirkungen und Resistenzen umgehen lassen.