Spinale Meningeome machen ca. 30% von allen intradural-extramedullären Läsionen aus. Die Literatur, die sich mit spinalen Meningeomen beschäftigt hat, ist rar. Bisher ist nur wenig über das molekulare Profil von spinalen Meningeomen und seine klinischen Auswirkungen bekannt. Fragestellung: 1. Was sind die Prädilektionsstellen für spinale Meningeome und korrelieren diese mit dem postoperativen neurologischen Status? 2. Was sind die Risikofaktoren für die Entstehung eines Tumorrezidivs? 3. Welche Faktoren minimieren die Wahrscheinlichkeit einer vollständigen Resektion der spinalen Meningeome? 4. Lassen sich Meningeome anhand ihres molekularen Profils klassifizieren? Material und Methoden: Diese retrospektive Arbeit befasste sich mit Patienten, welche an einem spinalen Meningeom im Zeitraum von 1993 bis 2020 in der Klinik für Neurochirurgie am Universitätsklinikum „Carl Gustav Carus“ operiert wurden. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf die klinischen und genomischen Merkmale der spinalen Meningeome gelegt. Insgesamt wurden 101 Patienten mit 104 spinalen Meningeomen in diese Untersuchung eingeschlossen. Deren Krankenakten systematisch erfasst und statistisch ausgewertet wurden. Klinisch, bildmorphologische sowie histopathologische Daten wurden analysiert. Des Weiteren wurden klinische Parameter mit Sequenzierungsergebnissen in einer gut charakterisierten Kohorte von 47 Patienten korreliert. Ergebnisse: Das mediane Alter aller Patienten in dieser Arbeit betrug 69 Jahre. Die Mehrheit der Tumore in dieser Studie war in der Brustwirbelsäule lokalisiert (56,7%). Die häufigsten neurologischen Symptome waren sensomotorische Defizite und Gangstörungen. Meningeome der BWS gingen am häufigsten mit präoperativen neurologischen Defiziten einher (p=0,005). Lediglich bei einem Patienten (0,9 %) wurde eine permanente, chirurgisch-bedingte, neurologische Verschlechterung beobachtet. Es ließ sich feststellen, dass Foramen magnum-Meningeome im Vergleich mit Meningeomen anderer Lokalisationen am häufigsten mit postoperativen neurologischen Defiziten assoziiert waren (p=0,01). Insgesamt konnte eine Verbesserung des funktionellen Outcomes durch die chirurgische Intervention gezeigt werden (67 von 104, p=0,00001). Damit profitieren die Patienten von einer Operation. Unabhängig vom präoperativen Status ist postoperativ mit einer Verbesserung des Outcomes zu rechnen. Es ließ sich in dieser Arbeit kein Einfluss von Resektionsgrad, histologischen Grad und Subtyp sowie Lokalisation des Tumors auf das Rezidiv nachweisen. Ein Ki-67-Index > 5% hat sich in dieser Untersuchung als einziger Prädiktor für ein Rezidiv spinaler Meningeome bewährt (p=0,0436). Die molekulare Untersuchung von 47 Patienten mit verfügbarem Material zeigt, dass AKT1-Mutationen ein häufiges genomisches Ereignis bei spinalen Meningeomen darstellen. Die Mehrzahl der AKT1-mutierten Meningeome trat bei männlichen Patienten auf (p=0,0175), war in der Halswirbelsäule, ventral des Rückenmarks lokalisiert (p=0,0304 bzw. p=0,0044) und wies eine meningotheliale Histologie auf (p=0,0339). Bezüglich der NF2-mutierten spinalen Meningeome konnte gezeigt werden, dass diese vor allem in der Brustwirbelsäule lokalisiert sind. Sie waren alle AKT1-Wildtyp-Meningeome und traten ausschließlich bei weiblichen Patienten auf. Ein bisher nicht beschriebenes Merkmal ist, dass alle verkalkten Meningeome in unserer Kohorte eine NF2-Mutation aber keine AKT1-Mutation aufwiesen (p=0,0061). Diese Ergebnisse zeigen abermals eine starke Korrelation zwischen den klinischen und genomischen Parametern spinaler Meningeome. Schlussfolgerung: Die Prognose der Patienten mit spinalen Meningeomen nach vollständiger Resektion ist sehr gut. Die Resektion spinaler Meningeome geht mit niedrigen Komplikationsraten sowie einem guten langfristigen funktionellen Ergebnis einher. Diese Studie verbessert unser Verständnis der Pathobiologie spinaler Meningeome und kann das Design klinischer Studien optimieren. Darüber hinaus kann die ungünstige Lokalisation und Konsistenz häufig die vollständige Resektion behindern, was bei einigen Autoren als ein unabhängiger Risikofaktor für ein Tumorrezidiv gilt. Angesichts dieser chirurgischen Herausforderungen könnte die Aufnahme betroffener Patienten in Studien, in denen die Wirksamkeit von AKT-Inhibitoren (z.B. Afuresertib, ClinicalTrials.gov NCT02523014) untersucht wird, sinnvoll sein. Ein solcher Ansatz erfordert das Screening spinaler Meningeomen auf AKT1-Mutationen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Großteil spinaler Meningeome eine AKT1-Mutation und eine weitere, noch größere Gruppe, eine NF2-Mutation aufweisen und daher möglicherweise einer zielgerichteten Therapie zugänglich sind. Weitere Studien sind erforderlich, um den Einfluss relevanter Mutationen auf das Rezidivverhalten zu untersuchen und Meningeompatienten zu identifizieren, die den größtmöglichen Nutzen aus gezielten Therapiestrategien ziehen können.:INHALTSVERZEICHNIS III 1 EINLEITUNG 9 1.1 Definition 9 1.2 Epidemiologie 9 1.3 Lokalisation und Ursprung 9 1.4 Ätiologie 11 1.5 Klinisches Erscheinungsbild 11 1.6 Bildgebung 13 1.7 Klassifizierung und Subtypen 14 1.7.1 WHO-Grad 1 15 1.7.2 WHO-Grad 2 15 1.7.3 WHO-Grad 3 16 1.8 Meningeomwachstum und -rezidiv 16 1.9 Therapie spinaler Meningeome 17 1.9.1 Chirurgische Therapie 17 1.9.2 Radiotherapie 18 1.9.3 Chemotherapie 18 1.10 Verlaufskontrolle 18 1.11 Molekulare Alterationen in Meningeomen 19 1.11.1 NF2-Mutation 20 1.11.2 AKT1E17K-Mutation 20 2 ZIELSETZUNG UND BEDEUTUNG DER STUDIE 22 3 METHODIK 23 3.1 Studientyp 23 3.2 Patientenpopulation und Gewebeproben 23 3.3 Diagnostik und Klassifizierung 23 3.4 Prä- und postoperativer klinischer Zustand 24 3.5 Operation 24 3.6 Nachsorge 25 3.7 Neuropathologische Untersuchung 25 3.8 DNA-Sequenzierung und molekulare Charakterisierung 25 3.9 Statistische Analyse 27 4 ERGEBNISSE 28 4.1 Beschreibung der Patientenkohorte 28 4.2 Demographische Daten 28 4.2.1 Geschlechtsverteilung 28 4.2.2 Patientenzahl / Alter 29 4.2.3 Nebenerkrankungen 30 4.3 Bildgebung 32 4.4 Tumorlokalisation 33 4.4.1 Lokalisation nach Wirbelsäulenabschnitten 33 4.4.2 Lokalisation in Bezug auf das Myelon 34 4.4.3 Lokalisation in Bezug auf die Dura 34 4.5 Beispiele von spinalen Meningeomen 34 4.5.1 Fall 1 35 4.5.2 Fall 2 36 4.5.3 Fall 3 37 4.6 Chirurgische Therapie 37 4.6.1 Zugangsarten 38 4.6.2 Resektionsgrad 39 4.7 Histologie 39 4.8 Perioperative Komplikationen und Mortalität 40 4.9 Prä- und postoperativer neurologischer Zustand 41 4.9.1 Klinischer Zustand in Korrelation mit der Lokalisation des Meningeoms 43 4.10 Follow-up 49 4.10.1 Einfluss der Meningeomlokalisation auf das progressionsfreie Überleben (PFS) 51 4.10.2 Einfluss der Operationsradikalität und der Histologie auf die Rezidivrate 53 4.10.3 Einfluss des Proliferationsindex Ki-67 auf das Rezidiv 56 4.11 AKT1-Mutation 60 4.12 NF2-Mutation 62 5 DISKUSSION 65 5.1 Klinische Analyse 65 5.2 Molekulare Analyse 72 6 ZUSAMMENFASSUNG 76 7 SUMMARY 79 8 LITERATURVERZEICHNIS 81 9 DANKSAGUNG 91 / Spinal meningiomas account for approximately 30% of all intradural extramedullary lesions. The literature dealing with spinal meningiomas is scarce. Little is known about the molecular profile of spinal meningiomas and its clinical implications. This retrospective study describes the clinical and genomic characteristics of patients with spinal meningioma. Particular attention was given to the clinical and genomic characteristics of spinal meningiomas. Question: 1. What are the predilection sites for spinal meningiomas and how do they correlate with the postoperative neurological status? 2. What are the risk factors for tumor recurrence? 3. What factors minimize the likelihood of complete resection of spinal meningiomas? 4. Can NF2 and AKT1 mutant meningiomas be distinguished from each other on the basis of clinical or histological features? Material and Methods: A total of 101 patients with 104 spinal meningiomas, who underwent surgery in the period from 1993 to 2020 in the Department of Neurosurgery at the University Hospital 'Carl Gustav Carus' were included in this study. Their medical records were systematically reviewed and statistically evaluated. Clinical, image morphological and histopathological data were analyzed. Furthermore, clinical parameters were correlated with sequencing results in a well-characterized cohort of 47 patients. Results: The median age of all patients in this work was 69 years. The majority of tumors in this study were located in the thoracic spine (56.7%). The most common preoperative neurological symptoms were sensorimotor deficits and gait disturbances. Meningiomas of the thoracic spine were most frequently associated with preoperative neurological deficits (p=0.005). Consequently, permanent surgery-related neurological deterioration was rarely observed in this series (0.9% of cases), while surgical intervention significantly improved patients’ functional outcome (67 out of 104 patients p=0.00001). Regardless of the preoperative status, an outcome improvement can be expected postoperatively. In this work, neither the degree of resection, nor the histological degree or tumor localization influenced tumor recurrence, while a Ki-67 index of > 5% was the only predictor for recurrence in spinal meningiomas (p=0.0436). Furthermore, we correlated clinical parameters with the molecular status in a subset of 47 patients. Herein we show that AKT1 mutations are a common genomic event in spinal meningiomas (21.2%). The majority of AKT1-mutated meningiomas occurred in male patients (p=0.0175), were located in the cervical spine and anterior to the spinal cord (p=0.0304 and p=0.0044, respectively), and had meningothelial histology (p=0.0339). In contrast, NF2-mutated spinal meningioma were all located in the thoracic spine and occurred only in female patients. Moreover, all calcified meningiomas were NF2-mutant (p=0.0061). Our results show a significant correlation between the AKT1/NF2 mutation status with the histological subtype and the meningioma localization. Conclusion: The prognosis of a spinal meningioma patients treated with complete resection is very good, with low complication rates and a good long-term functional outcome. This study improves our understanding of the pathobiology of spinal meningiomas and may optimize designing clinical trials. In addition, the unfavorable location and consistency can often impede complete resection, which some authors consider to be an independent risk factor for tumor recurrence. Given these surgical challenges, enrolling affected patients in trials evaluating the efficacy of AKT inhibitors (e.g. afuresertib, ClinicalTrials.gov NCT02523014) of clinical interest. Such an approach requires the screening of spinal meningiomas for AKT1 and NF2 mutations. Taken together, we have identified two predominant molecular subgroups in WHO-grade 1 SM, characterized by AKT1 and NF2 mutations. Both mutations are mutually exclusive and are associated with distinct patient characteristics and tumor features. AKT1-mutant meningiomas originate in the cervical spine ventrally to the spinal cord, are almost exclusively associated with meningothelial histology and exhibit no calcifications on imaging. In contrast, NF2-mutant meningiomas show strong female gender predominance, arise with a wider anatomic distribution, although most frequently in the thoracic spine dorsally to the spinal cord, and can be calcified while displaying variable histologic subtypes. Further studies are needed to investigate the impact of relevant mutations on recurrence and to identify patients who can derive maximum benefit from targeted therapy strategies.:INHALTSVERZEICHNIS III 1 EINLEITUNG 9 1.1 Definition 9 1.2 Epidemiologie 9 1.3 Lokalisation und Ursprung 9 1.4 Ätiologie 11 1.5 Klinisches Erscheinungsbild 11 1.6 Bildgebung 13 1.7 Klassifizierung und Subtypen 14 1.7.1 WHO-Grad 1 15 1.7.2 WHO-Grad 2 15 1.7.3 WHO-Grad 3 16 1.8 Meningeomwachstum und -rezidiv 16 1.9 Therapie spinaler Meningeome 17 1.9.1 Chirurgische Therapie 17 1.9.2 Radiotherapie 18 1.9.3 Chemotherapie 18 1.10 Verlaufskontrolle 18 1.11 Molekulare Alterationen in Meningeomen 19 1.11.1 NF2-Mutation 20 1.11.2 AKT1E17K-Mutation 20 2 ZIELSETZUNG UND BEDEUTUNG DER STUDIE 22 3 METHODIK 23 3.1 Studientyp 23 3.2 Patientenpopulation und Gewebeproben 23 3.3 Diagnostik und Klassifizierung 23 3.4 Prä- und postoperativer klinischer Zustand 24 3.5 Operation 24 3.6 Nachsorge 25 3.7 Neuropathologische Untersuchung 25 3.8 DNA-Sequenzierung und molekulare Charakterisierung 25 3.9 Statistische Analyse 27 4 ERGEBNISSE 28 4.1 Beschreibung der Patientenkohorte 28 4.2 Demographische Daten 28 4.2.1 Geschlechtsverteilung 28 4.2.2 Patientenzahl / Alter 29 4.2.3 Nebenerkrankungen 30 4.3 Bildgebung 32 4.4 Tumorlokalisation 33 4.4.1 Lokalisation nach Wirbelsäulenabschnitten 33 4.4.2 Lokalisation in Bezug auf das Myelon 34 4.4.3 Lokalisation in Bezug auf die Dura 34 4.5 Beispiele von spinalen Meningeomen 34 4.5.1 Fall 1 35 4.5.2 Fall 2 36 4.5.3 Fall 3 37 4.6 Chirurgische Therapie 37 4.6.1 Zugangsarten 38 4.6.2 Resektionsgrad 39 4.7 Histologie 39 4.8 Perioperative Komplikationen und Mortalität 40 4.9 Prä- und postoperativer neurologischer Zustand 41 4.9.1 Klinischer Zustand in Korrelation mit der Lokalisation des Meningeoms 43 4.10 Follow-up 49 4.10.1 Einfluss der Meningeomlokalisation auf das progressionsfreie Überleben (PFS) 51 4.10.2 Einfluss der Operationsradikalität und der Histologie auf die Rezidivrate 53 4.10.3 Einfluss des Proliferationsindex Ki-67 auf das Rezidiv 56 4.11 AKT1-Mutation 60 4.12 NF2-Mutation 62 5 DISKUSSION 65 5.1 Klinische Analyse 65 5.2 Molekulare Analyse 72 6 ZUSAMMENFASSUNG 76 7 SUMMARY 79 8 LITERATURVERZEICHNIS 81 9 DANKSAGUNG 91

Mutation des p53 Gen ist die häufigste genetische Veränderung in allen humanen Tumoren. Weit verbreitete p53 misssense-Mutationen heben die Tumor suppressive Funktion auf und führen zu gain-of-function Eigenschaften, die Tumorproliferation, Chemoresistenz, Angiogenese, Migration, Invasion und Metastasen fördern. In dieser Arbeit haben ich für drei solche Hotspot-Mutationen, p53R245Q, p53R246S und p53R270H, eine höhere Sensitivität gegenüber Behandlung mit Piperlongumine in p53-defizienten MEFs und Eµ-myc Lymphomzellen im Vergleich zur Kontrolle und den anderen drei Hotspot-Mutationen, p53R172H, p53G242S und p53R279Q, gefunden. Nachfolgend, haben ich entdeckt, dass Piperlongumine-induzierter Zelltod durch ROS Akkumulation über die Aktivierung von p38 und JNK, vermittelt wurde. Das Antioxidans N-acetyl-L-cysteine (NAC) oder p38/JNK Inhibitoren konnten vollständig oder teilweise Piperlongumine-induzierten Zelltod unterdrücken. Nach Behandlung mit Piperlongumine, haben die p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutanten die Aktivierung von p21 inhibiert und so die Aktivierung und Funktion von NRF2, durch Piperlongumine induziert, blockiert, dass zu dem massiven Zelltod in Zellen mit diesen Mutationen beiträgt. Auf ähnliche Weise, verursachte der klinisch verwendete Inhibitor von Crm1, KPT-330, schweren Zelltod in p53-/- MEFs mit den p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen. Folglich könnte Crm1 als potenzielles Target für Lymphome mit p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen berücksichtigt werden. Zusammenfassend bekräftigen die Daten in dieser Arbeit das Phänomen, dass oxidativer Stress oder Crm1 Inhibitoren effektiv Zellen mit p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen eliminieren können, mit niedriger Toxizität für Kontrollzellen. Demzufolge, könnten oxidativer Stress Signalwege oder Crm1 als potenzielle Angriffsziele für Lymphome mit p53R245Q, p53R246S und p53R270H-Mutationen dienen. / Mutation of the p53 gene is the most common genetic alteration among all human cancers. Prevalent p53 missense mutations abrogate its tumor suppressive function and lead to gain-of-function properties that promote cancer cell proliferation, chemoresistance, angiogenesis, migration, invasion, and metastasis. This doctoral thesis aims to identify the metabolic vulnerabilities of six p53 hotspot mutants in lymphomas. In this work, three hotspot mutants, p53R245Q, p53R246S and p53R270H, were more sensitive to piperlongumine treatment in p53-deficient MEFs and Eμ-myc lymphoma cells than the empty control and the other three hotspot mutants, p53R172H, p53G242S and p53R279Q. Thereafter, I found piperlongumine-induced cell death was mediated by ROS accumulation via the activation of p38 and JNK. Antioxidant N-acetyl-L-cysteine (NAC) or p38/JNK inhibitors could completely or partially suppress piperlongumine-induced cell death. Upon piperlongumine treatment, p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant inhibited piperlongumine-induced activation of p21 and consequently attenuated the activation and function of NRF2 induced by piperlongumine, contributing to the massive cell death in cells harboring these mutants. Similarly, KPT-330, a clinical inhibitor of Crm1, also caused severe cell death in p53-/- MEFs harboring p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant. This implied that Crm1 could be also considered as a potential target for lymphomas harboring p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant. Taken together, data presented in this work underscore the phenomenon that exogenous oxidative stress or Crm1 inhibitor is effective in eliminating cells harboring p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant with low toxicity to cells harboring the empty control, suggesting oxidative stress pathways or Crm1 as potential targets in lymphomas with p53R245Q, p53R246S and p53R270H-mutant.

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Background: Prophylactic mastectomies in carriers of mutations in BRCA1 or BRCA2 are becoming increasingly more accepted. We investigated the outcome after prophylactic mastectomy, especially regarding satisfaction with the procedure, in a monocenter study. Methods: BRCA1/2 mutation carriers and non-carriers with elevated pedigree-based cancer risk were followed prospectively in a structured surveillance program between 2000 and 2017. A retrospective telephone survey was conducted among all patients with documented prophylactic mastectomy. Complications and satisfaction with the decision for prophylactic mastectomy were recorded. Results: 39 patients who opted for a prophylactic mastectomy (38 BRCA1/2 mutation carriers and 1 noncarrier) were interviewed. Mostly nipple-sparing mastectomy with reconstruction was performed (87%). Half of the patients (22/39; 56.4%) had a history of unilateral breast cancer. The median time since prophylactic mastectomy was 5.6 years. While 61.5% did not report any complications, flap loss was seen in 15% (3/20) and moderate limitations in everyday life were present in 20% (7/35). An improvement in quality of life was noticed by 82% after prophylactic mastectomy and no patient expressed regret with regard to the decision. Conclusions: Prophylactic mastectomy is a procedure with risk for long-term complications in some cases. Our results confirm high satisfaction with the decision and improved quality of life.

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Hodgkin und Reed-Sternberg (H/RS) Zellen sind die Tumorzellen des klassischen Hodgkin-Lymphoms (cHL) und stammen in den meisten Fällen von Keimzentrums B-Zellen, sehr selten von T-Zellen ab. Als einen zentralen Mechanismus für die zelluläre maligne Transformation und Apoptoseresistenz von H/RS Zellen konnte eine deregulierte, konstitutive Aktivität des Transkriptionsfaktors NF-kappaB (NF-kB) in H/RS Zellkernen nachgewiesen werden. Die transkriptionelle Aktivität von NF-kB wird durch spezifische Inhibitoren, IkB-alpha, IkB-beta, IkB-gamma und IkB-epsilon, reguliert. Jüngst konnte ein Defekt des IkB-alpha Gens im Primärmaterial eines Patienten mit cHL und in zwei Hodgkin Zellinien nachgewiesen werden. IkB-epsilon als ein weiterer wichtiger Regulator der NF-kB Aktivität hat in murinen Zellen eine hohe Affinität zur NF-kB Untereinheit p65, welche in H/RS Zellen insbesondere als Heterodimer p50/p65 vorkommt. In dieser Arbeit wurde das humane IkB-epsilon Gen kloniert und auf Mutationen in primären Tumorzellen untersucht. Das Primärmaterial stammte aus denselben sechs Patientenfällen, die schon zuvor auf Mutationen des IkB-alpha Gens untersucht worden waren. Das IkB-epsilon Gen liegt auf dem kurzen Arm des Chromosom 6 (6p21.1) und ist strukturell eng mit den anderen IkB Molekülen verwandt. In primären H/RS Zellen eines Patienten wurde eine homozygote Mutation an der 5´- Splicesite des Intron 1 gefunden. Diese Mutation war spezifisch für H/RS Zellen dieses Falls, und normale reaktive Lymphozyten wiesen ausschließlich den Wildtyp auf. In Zusammenschau mit den bisher identifizierten Defekten des IkB/ NF-kB Systems zeigen diese Ergebnisse, dass dysfunktionelle NF-kB Inhibitoren bei einem Teil der cHL Fälle zu einer Fehlregulation von NF-kB führen können und damit für die zelluläre Pathophysiologie von Bedeutung sind. / The pathogenesis of Hodgkin-Lymphoma (HL) is still unclear. Previous investigations have demonstrated constitutive nuclear activity of the transcription factor NF kappa B (NF-kB) in Hodgkin/Reed-Sternberg (HRS) cells as an important prerequisite in protecting these cells from apoptosis. As a molecular mechanism leading to constitutive NF-kB activity in HRS cells, mutations of the NF-kB inhibitor I kappaB-alpha have recently been identified in classical (c) HL-derived cell lines in a patient with cHL. In this work, the NF-kB inhibitor I kappaB-epsilon has been analysed for somatic mutations in the same group of six patients already studied for I kappaB-alpha mutations, as well as in cHL-derived cell lines. In the HRS cells of one patient, a hemizygous mutation affecting the 5-splicing site of intron 1 of the I kappaB-epsilon gene was found, most likely leading to misspliced mRNA products. Other work of our group showed a hemizygous frame-shift mutation of the I kappaB-epsilon gene in one cHL-derived cell line (L428), generating a pre-terminal stop codon resulting in a severely truncated protein. These results, in combination with recently described I kappaB-alpha mutations, indicate that defective NF-kB inhibitors appear more frequent than previously thought and might explain the constitutive nuclear activity of NF-kB in a significant proportion of cHL cases.

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