Die Tumorsuppressorproteine p33ING1b und p29ING4 (Inhibitor of Growth, ING) verhindern normalerweise die Entwicklung bestimmter Tumorarten, indem sie einen Transkriptionskomplex mit dem Tumorsuppressorgen p53 bilden. Die ING1b und ING4 Gene sind nach der Demonstration hoher Expressionswerte in verschiedenen Tumoren in den Mittelpunkt der Tumorforschung gerückt. Zudem hat die Immunogenität des p33ING1b Proteins in Patientinnen mit einem Mammakarzinom ihre potentielle Bedeutung für die Diagnose und eine auf dem Prinzip der Vakzinierung basierende Behandlung demonstriert. Häufig wird das Nierenzellkarzinom von einer großen Anzahl mononukleärer Zellen einschließlich T-Lymphozyten, NK-Zellen und Makrophagen infiltriert. Dabei wurde für frühe Tumorstadien in der vorliegenden Arbeit eine erhöhte Serumkonzentration an IL-2 und dessen Rezeptor (IL-2R) gezeigt, die auf eine erhöhte T-Zellproliferation und Aktivierung der Immunantwort im Tumorpatienten hindeutet. Eine verstärkte Expression von Zytokinen wie IFN-γ und TNF-α neben IL-2 im Serum weist, wie nachgewiesen, auf eine verstärkte Aktivierung von Th1 und zytotoxischen Tc1 Zellen im Tumorpatienten hin. Im Tumorgewebe selber akkumulieren T-Zellen in den Anfangsstadien des Nierenzellkarzinoms. Dies lässt eine lokale Tumorimmunantwort vermuten. Im peripheren Blut von Patienten später Stadien weisen die Ergebnisse dieser Arbeit jedoch auf eine stadienabhängige Abschwächung der gegen den Tumor gerichteten Th1-Antwort und eine Stärkung der Th2/Treg-Antwort mit supprimierender Auswirkung auf die Tumor-Immunabwehr hin. In fortgeschrittenen Tumorstadien bedeutet dies eine zunehmend inaktive Tumorimmunantwort. Intratumoral überwogen sowohl IL-10 positive CD4+ und CD8+ als auch IL-2 positive CD8+ T-Zellen, von denen immunsuppressive Effekte auf die Tumorimmunantwort vermutet werden. Möglicherweise entsteht durch eine Verschiebung im Zellverhältnis von zytotoxischen und T-Helferzellen gegenüber supprimierenden und regulatorischen Zellen ein Selektionsvorteil für das weitere Tumorwachstum. So wäre eine zytotoxische Immunantwort gegen den Tumor zunehmend ineffektiv. Immunologische Therapieansätze stellen wegen der Möglichkeit eines selektiven Angriffs auf Tumorzellen ein attraktives Konzept dar. Diese Arbeit zeigt, dass etwa 40% der untersuchten Patienten früher wie auch später Stadien eine signifikante Überexpression des ING1b Gens und über 30% eine signifikante Überexpression des ING4 Gens aufwiesen. Eine zytotoxische CD8+ sowie CD4+ T-Zell-Tumorimmunantwort gegen diese im Tumor selektiv überexprimierten Proteine könnte sich somit als ein attraktives Therapieziel erweisen. In der in begrenztem Umfang, da nicht thematischer Schwerpunkt der Arbeit, durchgeführten HLA-Analyse zeigte sich für die untersuchten HLA-A, -B und -C sowie HLA-DRA und -DRB Antigene im untersuchten Patientenkollektiv eine heterogene Genexpression. Der für verschiedenen Tumoren beschriebene Verlust von HLA Klasse I Molekülen auf der Tumorzelloberfläche stellt offensichtlich keine Allgemeingültigkeit dar. Beim Nierenzellkarzinom ist diese Beobachtung nach der eigenen Datenlage nicht unbedingt mit einem oft diskutierten Escape-Mechanismus gleichzusetzen. Dagegen zeigten sämtliche Patienten früher Stadien und 75% fortgeschrittener Tumoren eine signifikant herabregulierte HLA-G Expression auf. Die Bedeutung des HLA-G Moleküls für das Nierenzellkarzinom bleibt unklar, für andere Tumorentitäten wird es derzeit kontrovers diskutiert. Dessen Überexpression könnte sich als ein Selektionsvorteil für den Tumor herausstellen. Die Tatsache, dass sowohl im Tumor als auch im peripheren Blut p29ING4-positive T-Zellen nachweisbar sind, und dass diese Zellen in fortgeschrittenen Tumorstadien abnehmen, wurde in dieser Arbeit eindrücklich gezeigt. Dabei war der Anteil p29ING4-positiver CD4+ T-Zellen in frühen Tumoren größer als der spezifischer CD8+ T-Zellen. Dabei könnte es sich vermutlich um CD4+ T-Helferzellen und CD8+ zytotoxische T-Zellen handeln. Die Sequenz p29ING4 aa 149-158 bewirkte eine IL-2-Antwort and war für eine verstärkte Expression des IFN-γ in PBLs von Patienten früher Stadien bedeutsam. Sie löste dazu nur eine geringe IL-10-Antwort aus. Dies deutet auf eine stimulierende Rolle dieses p29ING4 Epitops für die Induktion einer zytotoxischen Tc1- aber auch einer Th1-vermittelten T-Zellantwort in den PBLs der Tumorpatienten hin. Schlussfolgernd wäre die therapeutische Effizienz des identifizierten p29ING4 Epitops für eine Immuntherapie klinisch zu überprüfen. Möglicherweise stellt eine auf p29ING4-basierte Immuntherapie in Kombination mit CTLs, die durch eine begleitende Zytokintherapie (z.B. INF-α und IL-2) aktiviert werden, bei Patienten mit p29ING4-überexprimierenden Nierentumoren ein wirksames immunologisches Therapiekonzept für die Zukunft dar. / The tumor suppressor proteins p33ING1b and p29ING4 (Inhibitor of Growth, ING) were originally identified as negative cell growth regulators due to the formation of a transcriptional complex with the tumor suppressor p53. ING1b and ING4 genes has been of interest in cancer research after the demonstration of high expression levels in various tumors. In addition, p33ING1b immunogenicity in patients with breast cancer has raised the potential value of p33ING1b in diagnosis and vaccine based treatment. Recent data show that the RCC is often infiltrated by a variable amount of cellular infiltrates composed of T cells, NK cells and macrophages. An increased expression of cytokines like IL-2 and its receptor IL-2R in the serum of the patients as demonstrated in this thesis points to an enhanced level of immunological activation during early stages of the tumor development. A significant increase in the expression of further cytokines like IFN-γ and TNF-α together with IL-2 may support this hypothesis of early activation of T cells like T helper 1 (Th1) and cytotoxic Tc1 cells at early stages of the tumor development. As demonstrated in this thesis an increasing amount of tumor infiltrating T cells in early stages show significant in vitro reactivity against tumor antigen indicating a peripheral tumor immune response. However, conclusive data also show that in advanced tumor stages the type-1 response, indicative for tumor destruction, decreased whereas the type-2 response, indicative for regulatory or suppressive immune responses, increased. This suggests an increasingly ineffective tumor immune response during later stages of the disease. Indeed, the data presented in this thesis show a further diminished tumor immune response in RCC patients in advanced stages. CD4+ and CD8+ tumor-infiltrating cells, double positive for IL-10, as well as IL-2 expressing CD8+ T cells increased in later stages. This may be indicative for a shift from infiltrating cytotoxic and T helper cells in early stages to an increasing population of suppressive CD8+ T cells infiltrating the tumor in later stages. The change in the proportion of cytotoxic and helper T cells towards suppressive and/or regulatory T cells in the tumor may be responsible for the polarization from a Th1- to a Th2 type response. This may contribute to tumor growth and thus resemble an increasingly ineffective cytotoxic tumor immune response. The data presented in this thesis demonstrate for the first time heterogenic expression of the tumor suppressor genes ING1b and ING4 in patients at different stages of the RCC. Approximately 40% of renal cancers showed significant overexpression of the ING1b gene and more than 30% overexpressed the ING4 gene. Thus, a CD4+ and CD8+ T cell mediated tumor immune response against defined proteins may be an attractive therapeutical strategy. To characterize a common pattern of HLA class I and II gene expression for epidemiological reason it requires a significant population of tumor patients to compare with healthy subjects. The limited patient study group, which was investigated, demonstrated heterogenic HLA-A, -B, -C, -DRA and -DRB gene expression. The loss of HLA class I molecule expression on the surface of the tumor cell does not exhibit a common abnormality for the RCC and does not display an obligatory tumor escape mechanism. In addition, all patients in early stages and 75% of patients in advanced stages showed significant overexpression of the HLA-G gene. The specific role of the HLA-G molecule in the RCC as controversially also discussed for other malignancies, seems to be unknown and could turn out to be beneficial for tumor growth. This thesis demonstrates for the first time significant numbers of p29ING1b specific T cells in tumor-infiltrating lymphocytes and in PBLs. However, TILs show a decreased ratio of p29ING1b specific T cells in later stages of the RCC. Interestingly, in early stages there were more p29ING4 positive CD4+ lymphocytes than such CD8+ T cells within the tumor tissue. Moreover the p29ING4 sequence aa 149-158 was shown to induce a significant IFN-γ response but only a low IL-10 response in PBLs from RCC patients in early stages but not from healthy controls. The sequence p29ING4 aa 149-158 exclusively induced a significant IL-2 response. These data indicate a stimulating role of the sequence p29ING4 aa 149-158 for inducing a cytotoxic Tc1 and Th1 T cell mediated immune response in PBLs from RCC patients. In conclusion, the therapeutic efficiency of the epitope p29ING4 aa 149-158 should be further examined in in vivo studies. The results of this study may provide the basis for a combined immunotherapeutical strategy in particular with actually clinical relevant protocols with lymphocyte - (CTL) activating cytokines such as IFN-α and IL-2 in patients with upregulated ING4 expression within their tumor.

Die Breite der Wirkungen von Aldosteron auf Nierenzellen wurde lange Zeit unterschätzt. Inzwischen zeigte sich ein nicht unerheblicher Anteil des Hyperaldosteronismus an arterieller Hypertonie und ebenso mehren sich die Hinweise auf damit assoziierter erhöhter Inzidenz für maligne Entartung von Nierengewebe. In dieser Arbeit wurde der Effekt von Hyperaldosteronismus auf Nierenzellen von Ratten in vivo untersucht. Mittels real time quantitative PCR wurden die relative Expressionsveränderungen der mRNA von validierten Nierenschädigungsmarkern im Hyperaldosteronismusmodell kontrolliert beobachtet und statistisch ausgewertet. Anders als im analog durchgeführten Vorversuch mit DOCA an der Stelle von Aldosteron, ließ sich größtenteils kein über der natürlichen Streuung der Daten liegender, signifikanter Effekt der Nierenschädigung durch überhöhte Aldosteronspiegel nachweisen. Hierfür kommen vielfältige Gründe in Frage. Neben der technischen Variabilität, der Beschaffenheit der internen Kontrolle, potentiell vorhandenen Inhibitoren und der Qualität der mRNA, konnten eine Reihe von weiteren Gründen als Ursache für die Diskrepanz zu den Ergebnissen der mit DOCA behandelten Tiere ausgeschlossen werden. Neben der theoretischen Möglichkeit inter-methodischer Differenzen und sich daraus ergebender Variationen, sowie der noch weiter zu untersuchenden Rolle des Glukokortikoidrezeptors durch dessen variable gleichzeitige Aktivierung, ist die Interpretation im Sinne eines zu gering ausgeprägten Schädigungseffektes durch den Hyperaldosteronismus für den gewählten Stichprobenumfang naheliegend. Hiermit stimmt auch die Tatsache überein, dass der Effekt der Behandlung mit Aldosteron im Vergleich zur Behandlung mit DOCA von vorne herein deutlich geringer ausfallend erwartet wurde. / The broad spectrum of effects of aldosterone on renal cells has been underestimated for a long time. Meanwhile it has been shown that hyperaldosteronism has a considerable share of all cases of arterial hypertension, and the indications for an associated higher incidence of malignant transforming of kidney tissue are also increasing. The subject of this study was to investigate the effect of Hyperaldosteronism on kidney cells in rats. By means of real-time quantitative PCR, the change in the relative expression of mRNA of validated kidney cell damage markers in the hyperaldosteronism model were monitored and statistically evaluated under controlled conditions. In contrast to the previous pre-test with DOCA instead of aldosterone, a significant effect of renal impairment due to excessive aldosterone levels could not be detected. Numerous reasons are conceivable for that. In addition to the technical variability, the nature of the internal control, potentially present inhibitors and the quality of the mRNA, a number of further reasons could be excluded as a cause of the discrepancy with the results of the animals treated with DOCA. Besides the theoretical possibility of inter-methodical differences and resulting variations, as well as the role of the glucocorticoid receptor, which is still to be investigated, the closest interpretation is a damage effect too small to be detected by the given sample size. This is also in agreement with the fact that the effect of the treatment with aldosterone compared with the treatment with DOCA was expected to be significantly lower from the outset.

Das NZK ist nach dem Prostata- und Harnblasenkarzinom der dritthäufigste urologische Tumor. Die Prognoseaussichten hängen beim NZK vom Metastasenstatus der Patienten ab. Die Heilungschancen für das lokal begrenzte NZK sind im Vergleich zum metastasierten NZK deutlich besser. Durch den Einsatz von TKI und mTOR-Inhibitoren wurde die Therapie des metastasierten NZK revolutioniert und das Überleben von Patienten signifikant verbessert. Nichtsdestotrotz profitiert ein Teil dieser Patienten aufgrund von Resistenzmechanismen nicht von solch einer anti-VEGF-Therapie. Bisher gibt es keine geeigneten Biomarker, die das Ansprechen auf eine solche Therapie vorhersagen könnten. Daher bestand das primäre Ziel dieser Arbeit darin, molekulare Marker für die Abschätzung der Prognose beim lokal begrenzten und metastasierten NZK sowie die Vorherage für das Ansprechen auf eine Sunitinib-Therapie beim metastasierten NZK zu identifizieren. Für das Prognosemodell am lokal begrenzten NZK konnten auf mRNA-Ebene signifikante Assoziationen der Marker HIF-2α, VEGFR3 und sVEGFR1 mit dem PFS, TSS und OS der Patienten identifiziert werden. Da bisher nur klinische Parameter für Prognosemodelle des lokal begrenzten NZK genutzt werden, könnten die hier untersuchten molekularen Marker nach einer unabhängigen Validierung zur Vorhersage der Prognose herangezogen werden. Patienten mit einem metastasierten NZK wiesen VHL-Mutationen (50%) und -Kopienzahlverluste (60 %) auf, die jedoch nicht mit dem Ansprechen auf Sunitinib assoziiert waren und nur geringfügige Auswirkungen auf die Proteinlevel von VHL und dessen Targetgene HIF-1α, CA9 und VEGFA zeigten. Bei den Untersuchungen zur VHL-Promotormethylierung wurde im tumorfreien Gewebe eine hohe Grundmethylierung festgestellt. Aufgrund der geringen Patientenzahl und der weitgehend unbekannten komplexen Methylierungsstruktur des VHL-Promotors konnten keine Assoziationen mit der Prognose und dem Ansprechen der metastasierten NZK-Patienten auf Sunitinib bestimmt werden. Für die Proteinlevel potenzieller prädiktiver Marker wie CA9, HIF-1α, VEGFR1 und -2, pVEGFR1, pPDGFRα und -β, CD31, pAkt sowie Ki67 wurden signifikante Assoziationen mit dem Ansprechen auf die Sunitinib-Behandlung beobachtet. Die CA9-Membranfärbung und das Ansprechen nach 9 Monaten wurden in der multivariaten Analyse als unabhängige prognostische Marker für das OS bei Patienten mit metastasiertem NZK identifiziert. In anderen Arbeiten wurde CA9 bereits mehrfach als potenzieller Biomarker beschrieben und könnte daher eine Anwendung in der Prognosevorhersage und Patienten-Selektion für eine Target-Therapie finden. Polymorphismen in Angiogenese-assoziierten Genen gelten ebenfalls als potenzielle Marker für das Ansprechen auf eine Therapie mit Sunitinib. Die Überlebensanalysen deckten signifikante Assoziationen zwischen dem VEGFA-SNP -2578 und dem PFS und für die SNPs VEGFR1 B sowie VEGFR2 +1191 mit dem OS auf. Das kombinierte Auftreten der Varianten-Allele der VEGFA-SNPs -2578, -1154 und +405 wirkte sich ebenfalls signifikant auf ein verlängertes OS der mit Sunitinib behandelten Patienten aus. Bei eindeutiger Bestätigung dieser Ergebnisse in prospektiven Studien könnten einfache SNP-Analysen an Blutproben die Therapieentscheidung und das Überleben der NZK-Patienten maßgeblich beeinflussen. Die künstlich erzeugte Sunitinib-Resistenz in den NZK-Zelllinien A498, Caki-1 und KTCTL-26 offenbarte nur begrenzt veränderte Proteinniveaus potenzieller Marker wie HIF-1α, Akt und pAkt zwischen den resistenten und sensitiven Zellen. Ein besseres Verständnis der molekularen Grundlagen der Resistenzentwicklung könnte zusammen mit einem wirkungsvollen, prädiktiven Biomarker für das Ansprechen die Therapie beim metastasierten NZK erheblich verbessern. In dieser Arbeit konnten letztlich verschiedenste Biomarker identifiziert und evaluiert sowie deren Bedeutung für die Prognosevorhersage und Prädiktion von Patienten mit metastasiertem NZK unter Sunitinib-Therapie herausgearbeitet werden. Diese Daten stellen damit einen weiteren Grundstein für mögliche prospektive klinische Studien dar, die den therapeutischen Nutzen der Biomarker eindeutiger definieren könnten.

Das Nierenzellkarzinom ist in Europa die 10. häufigste Tumorerkrankung [1]. Da das Prädi- lektionsalter bei 62 Jahren liegt [2] und die Inzidenz mit steigendem Alter zunimmt, geht die Erkrankung häufig mit einer Vielzahl an Komorbiditäten einher. Dies fordert eine Auseinan- dersetzung mit der Anwendung minimal invasiver Methoden, die das operative Risiko mini- mieren. Immernoch wird die Therapie durch radikale Nephrektomie favorisiert. Ziel der Stu- die war es deshalb Entscheidungshilfen für die Anwendung der Radiofrequenzablation (RFA) zu liefern. Daher untersuchten wir an Hausschweinen technische Einflussgrößen auf Behandlungszeit, Ablationsvolumen und Läsionsform bei bipolarer und multipolarer RFA im Vergleich. Dabei ergaben sich nach 3-D-Rekonstruktion größere Ablationsvolumina im mul- tipolaren Modus, wobei sich signifikante Formunterschiede in beiden Anwendungen heraus- kristallisierten. Bei multipolarer RFA ergaben sich größere Inhomogenitäten. Die Ablation kleinerer Tumorgrößen unter 2 cm erscheint mit bipolarer RFA sicher. Patienten mit Tumo- ren bis zu 3 cm profitieren von mutipolarer Radiofrequenzablation. Die Anwendung multi- polarer RFA bei Tumoren größer 3 cm gestaltet sich durch die inhomogene Ablation schwie- rig und bietet ein schwer kalkulierbares Risiko für die Patienten. Es konnte kein Vorteil durch Steigerung des Energietransfers innerhalb eines Modus nachgewiesen werden, da dies mit einer längeren Behandlungszeit einherging, jedoch nicht mit einer Zunahme der Läsiongröße korrelierte. Bei Patienten mit Niereninsuffizienz, Einzelnieren oder bilateralen Tumoren liegt ein Hauptaugenmerk der Therapie auf dem Erhalt der Nierenfunktion. Um eine mögliche Schädigung von gesundem Nierengewebe durch die RFA zu detektieren, färbten wir die Mar- kerproteine aktivierte Caspase3 und HSP70 immunohistochemisch an. Bei Ablation nahe des Nierenbeckenkelchsystems konnten beide Proteine sowohl im System des distalen Sammel- rohrs, als auch im Nierenmark gefunden werden. Hauptsächlich war das Auftreten jedoch auf die Randgebiete der zentralen Koagulationszone begrenzt. Die Radiofrequenzablation scheint daher ein sicheres Verfahren für die Therapie von Tumoren ≤ 3 cm zu sein.

Das Management von Patienten mit einem metastasierten Nierenzellkarzinom (mNZK) befindet sich in ständigem Wandel und erfolgt zunehmend in einem multidisziplinären Ansatz. Die Entwicklung einer zielgerichteten Therapie mittels Tyrosinkinaseinhibitoren (TKIs) stellt einen Meilenstein in der Behandlung dieser Erkrankung dar. Da jedoch eine komplette Remission unter rein medikamentöser Behandlung noch immer selten beobachtet wird, spielt die chirurgische Entfernung des Primärtumors und seiner Metastasen eine wichtige Rolle im multimodalen Behandlungskonzept dieser Patienten. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein kurativer Therapieansatz verfolgt wird. Die vorliegende Arbeit analysiert retrospektiv medizinische Daten von 35 Patienten mit einem mNZK, welche bei histologisch gesicherten Lebermetastasen zwischen 1992 und 2015 am Universitätsklinikum Leipzig mittels einer leber-gerichteten Therapie (LDT) behandelt wurden. Bei einem Teil der Patienten (16 Patienten) wurde nach chirurgischer bzw. interventioneller Behandlung der Lebermetastasen eine sofortige TKI-Therapie begonnen. Wir konnten zeigen, dass eine zeitnah postoperativ begonnene Therapie mit TKIs signifikant mit einem verbesserten Gesamtüberleben (OS) korrelierte und zudem eine signifikante Verlängerung der Zeit bis zum Tumorprogress (PFS) zu beobachten war. Daneben konnten in der multivariaten Überlebenszeitanalyse nach Leberresektion die TKI-Therapie, der ECOG-Status (p = 0.001) sowie das Metastasierungsverhalten (p = 0.015) als unabhängige prognostische Parameter identifiziert werden. Diese Ergebnisse stärken die Empfehlung, dass die LDT im Zeitalter der TKI-Therapie bei geeigneten Patienten ein sicheres und zuverlässiges additives Verfahren im multimodalen Behandlungskonzept des mNZK darstellt. Vor dem Hintergrund von neuen und potenteren systemischen Therapieoptionen (TT und Checkpointinhibitortherapie) spielt eine sorgfältige Patientenselektion für eine chirurgische Therapie eine wesentliche Rolle. Dabei könnten klinische und paraklinische Prognosefaktoren wie auch diagnostische/therapeutische Algorithmen helfen, Patienten zu identifizieren, welche von einer chirurgischen Therapie in hohem Maße profitieren.

Das Nierenzellkarzinom ist in Europa die 10. häufigste Tumorerkrankung [1]. Da das Prädi- lektionsalter bei 62 Jahren liegt [2] und die Inzidenz mit steigendem Alter zunimmt, geht die Erkrankung häufig mit einer Vielzahl an Komorbiditäten einher. Dies fordert eine Auseinan- dersetzung mit der Anwendung minimal invasiver Methoden, die das operative Risiko mini- mieren. Immernoch wird die Therapie durch radikale Nephrektomie favorisiert. Ziel der Stu- die war es deshalb Entscheidungshilfen für die Anwendung der Radiofrequenzablation (RFA) zu liefern. Daher untersuchten wir an Hausschweinen technische Einflussgrößen auf Behandlungszeit, Ablationsvolumen und Läsionsform bei bipolarer und multipolarer RFA im Vergleich. Dabei ergaben sich nach 3-D-Rekonstruktion größere Ablationsvolumina im mul- tipolaren Modus, wobei sich signifikante Formunterschiede in beiden Anwendungen heraus- kristallisierten. Bei multipolarer RFA ergaben sich größere Inhomogenitäten. Die Ablation kleinerer Tumorgrößen unter 2 cm erscheint mit bipolarer RFA sicher. Patienten mit Tumo- ren bis zu 3 cm profitieren von mutipolarer Radiofrequenzablation. Die Anwendung multi- polarer RFA bei Tumoren größer 3 cm gestaltet sich durch die inhomogene Ablation schwie- rig und bietet ein schwer kalkulierbares Risiko für die Patienten. Es konnte kein Vorteil durch Steigerung des Energietransfers innerhalb eines Modus nachgewiesen werden, da dies mit einer längeren Behandlungszeit einherging, jedoch nicht mit einer Zunahme der Läsiongröße korrelierte. Bei Patienten mit Niereninsuffizienz, Einzelnieren oder bilateralen Tumoren liegt ein Hauptaugenmerk der Therapie auf dem Erhalt der Nierenfunktion. Um eine mögliche Schädigung von gesundem Nierengewebe durch die RFA zu detektieren, färbten wir die Mar- kerproteine aktivierte Caspase3 und HSP70 immunohistochemisch an. Bei Ablation nahe des Nierenbeckenkelchsystems konnten beide Proteine sowohl im System des distalen Sammel- rohrs, als auch im Nierenmark gefunden werden. Hauptsächlich war das Auftreten jedoch auf die Randgebiete der zentralen Koagulationszone begrenzt. Die Radiofrequenzablation scheint daher ein sicheres Verfahren für die Therapie von Tumoren ≤ 3 cm zu sein.:1 Einführung und Fragestellungen 1 1.1 Einführung 1 1.2 Das Nierenzellkarzinom 2 1.2.1 Epidemiologie 2 1.2.2 Risikofaktoren 3 1.2.3 Klinik des Nierenzellkarzinoms 4 1.2.4 Diagnostik und Therapieverfahren bei Nierenzellkarzinomen 4 1.3 Radiofrequenzablation 7 1.3.1 Pathophysiologie und Technische Details der Radiofrequenzablation 7 1.3.2 Monopolare, bipolare und multipolare Radiofrequenzablation 8 1.3.3 Histologische Betrachtungen der Radiofrequenzablation 9 1.4 Theoretische Einführung in die Untersuchungsparameter 10 1.4.1 Apoptose und Enzyme der Apoptosekaskade 10 1.4.2 Heat Shock Proteine 12 1.5 Fragestellungen und Ziele der Studie 13 2 Publikationsmanuskript 14 3 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 23 4 Literaturverzeichnis 28

Das NZK ist nach dem Prostata- und Harnblasenkarzinom der dritthäufigste urologische Tumor. Die Prognoseaussichten hängen beim NZK vom Metastasenstatus der Patienten ab. Die Heilungschancen für das lokal begrenzte NZK sind im Vergleich zum metastasierten NZK deutlich besser. Durch den Einsatz von TKI und mTOR-Inhibitoren wurde die Therapie des metastasierten NZK revolutioniert und das Überleben von Patienten signifikant verbessert. Nichtsdestotrotz profitiert ein Teil dieser Patienten aufgrund von Resistenzmechanismen nicht von solch einer anti-VEGF-Therapie. Bisher gibt es keine geeigneten Biomarker, die das Ansprechen auf eine solche Therapie vorhersagen könnten. Daher bestand das primäre Ziel dieser Arbeit darin, molekulare Marker für die Abschätzung der Prognose beim lokal begrenzten und metastasierten NZK sowie die Vorherage für das Ansprechen auf eine Sunitinib-Therapie beim metastasierten NZK zu identifizieren. Für das Prognosemodell am lokal begrenzten NZK konnten auf mRNA-Ebene signifikante Assoziationen der Marker HIF-2α, VEGFR3 und sVEGFR1 mit dem PFS, TSS und OS der Patienten identifiziert werden. Da bisher nur klinische Parameter für Prognosemodelle des lokal begrenzten NZK genutzt werden, könnten die hier untersuchten molekularen Marker nach einer unabhängigen Validierung zur Vorhersage der Prognose herangezogen werden. Patienten mit einem metastasierten NZK wiesen VHL-Mutationen (50%) und -Kopienzahlverluste (60 %) auf, die jedoch nicht mit dem Ansprechen auf Sunitinib assoziiert waren und nur geringfügige Auswirkungen auf die Proteinlevel von VHL und dessen Targetgene HIF-1α, CA9 und VEGFA zeigten. Bei den Untersuchungen zur VHL-Promotormethylierung wurde im tumorfreien Gewebe eine hohe Grundmethylierung festgestellt. Aufgrund der geringen Patientenzahl und der weitgehend unbekannten komplexen Methylierungsstruktur des VHL-Promotors konnten keine Assoziationen mit der Prognose und dem Ansprechen der metastasierten NZK-Patienten auf Sunitinib bestimmt werden. Für die Proteinlevel potenzieller prädiktiver Marker wie CA9, HIF-1α, VEGFR1 und -2, pVEGFR1, pPDGFRα und -β, CD31, pAkt sowie Ki67 wurden signifikante Assoziationen mit dem Ansprechen auf die Sunitinib-Behandlung beobachtet. Die CA9-Membranfärbung und das Ansprechen nach 9 Monaten wurden in der multivariaten Analyse als unabhängige prognostische Marker für das OS bei Patienten mit metastasiertem NZK identifiziert. In anderen Arbeiten wurde CA9 bereits mehrfach als potenzieller Biomarker beschrieben und könnte daher eine Anwendung in der Prognosevorhersage und Patienten-Selektion für eine Target-Therapie finden. Polymorphismen in Angiogenese-assoziierten Genen gelten ebenfalls als potenzielle Marker für das Ansprechen auf eine Therapie mit Sunitinib. Die Überlebensanalysen deckten signifikante Assoziationen zwischen dem VEGFA-SNP -2578 und dem PFS und für die SNPs VEGFR1 B sowie VEGFR2 +1191 mit dem OS auf. Das kombinierte Auftreten der Varianten-Allele der VEGFA-SNPs -2578, -1154 und +405 wirkte sich ebenfalls signifikant auf ein verlängertes OS der mit Sunitinib behandelten Patienten aus. Bei eindeutiger Bestätigung dieser Ergebnisse in prospektiven Studien könnten einfache SNP-Analysen an Blutproben die Therapieentscheidung und das Überleben der NZK-Patienten maßgeblich beeinflussen. Die künstlich erzeugte Sunitinib-Resistenz in den NZK-Zelllinien A498, Caki-1 und KTCTL-26 offenbarte nur begrenzt veränderte Proteinniveaus potenzieller Marker wie HIF-1α, Akt und pAkt zwischen den resistenten und sensitiven Zellen. Ein besseres Verständnis der molekularen Grundlagen der Resistenzentwicklung könnte zusammen mit einem wirkungsvollen, prädiktiven Biomarker für das Ansprechen die Therapie beim metastasierten NZK erheblich verbessern. In dieser Arbeit konnten letztlich verschiedenste Biomarker identifiziert und evaluiert sowie deren Bedeutung für die Prognosevorhersage und Prädiktion von Patienten mit metastasiertem NZK unter Sunitinib-Therapie herausgearbeitet werden. Diese Daten stellen damit einen weiteren Grundstein für mögliche prospektive klinische Studien dar, die den therapeutischen Nutzen der Biomarker eindeutiger definieren könnten.

Etwa 25 % der Nierenzellkarzinome (RCC) weisen bei Diagnosestellung bereits Metastasen auf. Aufgrund der schlechten Prognose des metastasierten RCC besteht ein dringender Bedarf an neuen Therapieformen sowie an prognostischen und diagnostischen Markern. microRNAs (miRNAs) bieten sich dabei als vielversprechende molekulare Biomarker an. Für den klarzelligen RCC-Subtypen (ccRCC) wurde bereits ein umfangreiches miRNA Expressionsprofil erstellt, mit dem ccRCC-relevante, vorwiegend herunterregulierte miRNAs identifiziert werden konnten. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die Expression der miR-141 und miR-145 in RCC-Zelllinien durch epigenetische Mechanismen gehemmt ist und die Promotorbereiche dieser miRNAs stark methyliert vorliegen. In RCC-Zellen konnte eine tumorsuppressive Wirkung dieser miRNAs durch Hemmung der Migration (beide) und Invasion (miR-141) nachgewiesen werden. Durch die gleichzeitige Überexpression der beiden miRNAs kam es zu einer kooperativen Wirkung und so zu einer verstärkten Hemmung der Zellmigration. Weitere Untersuchungen konnten eine Reihe neuer onkogener Targets der miR 141 und miR 145 identifizieren. Dabei zeigte sich ein kooperativer Effekt durch Kombination beider miRNAs auf die Expression der Targets HS6ST2 und LOX. Die Targets LOX und MAP4K4 waren in ccRCC Gewebe auf mRNA-Ebene stark überexprimiert im Vergleich zum umliegenden Normalgewebe. Bei der anschließenden Tissue-Mikroarray-Analyse der Expression auf Proteinebene zeigte sich zudem ein prognostisches Potenzial der Targets LOX und MAP4K4 für das Gesamtüberleben von ccRCC Patienten. Diese Daten verdeutlichen den enormen Einfluss von epigenetisch dysregulierten miRNAs und deren spezifischen Targets auf tumorassoziierte Prozesse. Zudem bietet das Netzwerk aus Epigenetik, miRNAs und deren jeweiligen Targets nicht nur eine Reihe von diagnostischen und prognostischen Möglichkeiten, sondern liefert auch viele Ansatzpunkte für die Entwicklung von neuen therapeutischen Strategien. / Approximately 25 % of diagnosed renal cell carcinoma (RCC) have already metastasized. Due to poor prognosis of metastatic RCC, there is an urgent need for new therapies and prognostic and diagnostic markers to identify high-risk patients. Here microRNAs (miRNAs) might be promising new molecular biomarkers. For the clear cell RCC subtype (ccRCC) a comprehensive miRNA expression profile was already established. In this profiling several ccRCC-associated, predominantly down-regulated miRNAs were identified. In the present study, epigenetic mechanisms were identified to play a significant role in the down regulation of miR-141 and miR-145 in RCC cell lines. In addition, a strong methylation of the corresponding promoter regions was detected at molecular level. In RCC cells a tumor suppressive effect of these miRNAs was shown by decreasing migration (both) and invasion (miR-141) and furthermore, co overexpression of both miRNAs resulted in a cooperative effect with increased inhibition of cell migration. Several new oncogenic targets of miR-141 and miR-145 were identified by further investigations. Here the two miRNAs again showed a cooperative effect, as demonstrated by a significantly increased inhibition of HS6ST2 and LOX expression. In ccRCC tissue the expression of LOX and MAP4K4 was strongly enhanced on mRNA level compared to normal tissue. In the subsequent tissue microarray analysis of protein expression, LOX and MAP4K4 showed a prognostic impact for the overall survival of patients with ccRCC. These results illustrate a huge impact of epigenetically dysregulated miRNAs and of their specific targets on tumor-associated processes. Furthermore, the network of epigenetics, miRNAs and their respective targets will offer a number of diagnostic and prognostic capabilities, but will also provide many opportunities for the development of new therapeutic strategies.

Die Zytokine Interleukin-2 und Interferon-a2a nehmen eine zentrale Stellung bei der Behandlung von Patienten mit metastasierten Nierenzellkarzinomen ein. Im klinischen Teil der Arbeit wurde die Effektivität der Chemoimmuntherapie monozentrisch an 107 Patienten untersucht. Es zeigte sich eine Rate objektiver Remissionen von 22 % (95 % CI 14,6 - 31,3 %) mit einer zusätzlichen Rate an vorübergehenden Stabilisierungen von 46 %. Das mediane Überleben lag bei 19 Monaten mit einer kalkulierten 5-Jahres-Überlebensrate von 17 %. In der multivariaten Analyse zeigte sich eine hochsignifikante Abhängigkeit vom Karnofsky-Performance-Index der Patienten. Bei den 83 Patienten mit einem Karnofsky-Performance-Index von über 80 % lag das mediane Überleben bei 23 Monaten mit einer kalkulierten 5-Jahres-Überlebensrate von 21 %. Diese Untersuchungsergebnisse rechtfertigen eine weitere Prüfung der Kombination von Interleukin-2, Interferon-a2a und 5-Fluorourazil im Rahmen prospektiver klinischer Studien. In Weiterentwicklung der klinischen Aspekte zur Zytokin-basierten Immuntherapie war es die Aufgabenstellung des experimentellen Teils dieser Arbeit, die Bedeutung von 70 kDa Hitzeschockproteinen (HSP70) beim Nierenzellkarzinom zu untersuchen. Neben ihrer Funktion im Rahmen der zellulären Stressverarbeitung haben Mitglieder der HSP70-Familie (HSP72 und HSP73) eine außerordentliche Bedeutung für tumorimmunologische Fragestellungen erlangt, die sich aus der immunologischen Signalfunktion, der HSP72-vermittelten Interaktion von immunologischen Effektorzellen und Tumorzellen und der Beteiligung von HSP70 an der Peptidprozessierung in malignen Zellen ergeben. An einer Nierenkarzinomzelllinie und an Primärzellen von Nierenkarzinomen konnte die HSP72-Oberfächenexpression durchflusszytometrisch auf der Tumorzelloberfläche nachgewiesen und an der Zelllinie mit einer erhöhten Lyse der Tumorzellen durch Interleukin-2 stimulierte NK-Zellen korreliert werden. Im Gegensatz zu bisherigen Literaturbefunden zeigte sich in diesem Modell jedoch, dass die Membranexpression von HSP72 nicht nur auf maligne Zellen beschränkt, sondern auch bei renalen Zellen aus Normalgewebe nachzuweisen war. In einer immunhistochemischen Studie zur basalen, zytoplasmatischen HSP72-Expression zeigte sich univariat eine signifikante Korrelation einer hohen HSP72-Expression und dem Überleben der Patienten. In einer multivariaten Analyse konnte das Ausmaß der HSP72-Expression als unabhängiger prognostischer Parameter identifiziert werden, der auch mit dem Ansprechen auf eine Chemoimmuntherapie korreliert. Die klinische Etablierung spezifisch wirksamer Vakzinen nimmt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden des metastasierten Nierenzellkarzinoms ein. Dabei spielen Vakzinen auf der Basis von HSP-Peptid-Vakzinen eine besondere Rolle. Ein weiterer Bestandteil der experimentellen Arbeiten war daher in der Entwicklung einer Methode zur Aufreinigung von HSP70-Peptid-Komplexen. Mit der ADP-Affinitätschromatographie konnte eine Methode zur Anwendung gebracht und patentiert werden, durch die sich HSP70-Peptid-Komplexe aus Tumorzellen anreichern lassen. Die HSP70-Peptid-Komplexe sind einerseits für HSP-basierte Vakzinekonzepte verfügbar oder können andererseits für die Identifikation und Charakterisierung HSP70-gebundenener biologisch-aktiver (immunogener) Peptide genutzt werden. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse demonstrieren, dass HSP72 per se eine prognostische Bedeutung beim Nierenzellkarzinom besitzt und weisen auf die potentielle Bedeutung von HSP72 als immunologische Zielstruktur hin. Die Resultate stellen neue Ansätze zum tieferen Verständnis der immunogenen Eigenschaften des Nierenzellkarzinoms dar und liefern Ausgangspunkte für die Etablierung innovativer Vakzinationskonzepte bei der Behandlung des fortgeschrittenen Nierenzellkarzinoms. / The cytokines interleukin-2 and interferon-a2a are of central importance in the treatment of patients with metastatic renal cell cancer. In the clinical part of the thesis the efficacy of chemoimmunotherapy was investigated monocentrically on 107 patients. It appeared a rate of objective remissions of 22% (95% CI 14.6 - 31.3%) and an additional rate of temporary disease stabilisations of 46%. The median survival was 19 months, with a calculated 5-year survival rate of 17%. Multivariate analysis revealed a highly significant dependence on the Karnofsky-Performance-Index of the patients. In 83 patients with Karnofsky-Performance-Index over 80% the median survival was 23 months, with a calculated 5-year survival of 21%. These results justify the further investigation of the combination of interleukin-2, interferon-a2a, and 5-fluorouracil in prospective clinical studies. In the context of the clinical aspects of cytokine-based immunotherapy it was the task of the the experimental part of the study to investigate the importance of 70 kDa heat shock proteins (HSP70) in renal cell cancer. Besides their function in cellular stress processing, members of the HSP70 family (HSP72 and HSP73) are especially important for answering questions of tumor immunology resulting from their immunological signal function, the HSP72-mediated interaction of immunological effector cells with tumor cells, and from the involvement of HSP70 in peptide processing in malignant cells. On the basis of a renal cancer cell line and of primary cells of renal carcinomas the HSP72 expression on the surface of tumor cells could be demonstrated by flow cytometry and correlated with an increased lysis of tumor cells on the cell line by interleukin-2 stimulated natural killer cells. In contrast to the findings so far reported in the literature, the present model revealed that the membrane expression of HSP72 was not limited to malignant cells but was detectable in renal cells of normal tissue too. In an immunohistochemical study on basal cytoplasmatical HSP72 expression, a univariate analysis showed a significant correlation of high HSP72 expression and patient survival. In a multivariate analysis the extent of the HSP72 expression could be identified as an independent prognostic parameter that was also correlated with the response of patients to chemoimmunotherapy. The clinical establishment of specifically effective vaccines plays a central part in the development of new treatment strategies for metastatic renal cell cancer. In this context, vaccines on the basis of HSP-peptides are of special interest. Therefore, the experimental part of the work was also aimed at developing a method for enriching HSP70-peptide complexes. With ADP affinity chromatography a method for concentrating HSP70-peptide complexes from tumor cells was created, which proved to be usable and was patented. On the one hand, HSP70-peptide complexes can be used for HSP-based vaccine programmes, on the other hand, they can serve for identifying and characterizing HSP70-bound biologically active (immunogenic) peptides. The present findings demonstrate that HSP72 per se has a prognostic value in renal cell cancer and point to the potential importance of HSP72 as an immunological target structure. The results represent new approaches to a deeper understanding of the immunological properties of renal cell carcinoma and give a basis from which to establish innovative vaccination programmes for the treatment of advanced renal cell carcinoma.

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