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Da vorliegende Studien unserer Arbeitsgruppe auf eine Beteiligung von Connexinen an der oralen Plattenepithelkarzinogenese hindeuten, war es Ziel dieser Arbeit in-vivo am Hamstermodell die Expression der Connexine 26, 43 und 45 im Verlauf der Karzinogenese zu untersuchen. Die durch 9,10-Dimethyl-1,2-Benzanthrazen (DMBA) induzierten Karzinome wurden makroskopisch, histologisch, sowie auf ihren Inflammationsgrad hin untersucht, um die Effektivität des Tiermodells zu prüfen. Weiterhin erfolgte sie Genexpressionsanalyse mittels RNA-Isolation, PCR-Analyse und statistischer Auswertung. Es konnte insgesamt gezeigt werden, dass die Applikation von DMBA in Abhängigkeit von Behandlungsdauer makroskopisch, histologisch und inflammatorisch einen deutlichen karzinogenen Effekt hatte und, dass das histopathologische Grading signifikant mit der Länge der Behandlungsdauer korrelierte. Im Rahmen der Genexpressionsanalyse konnte im Verlauf der DMBA-Behandlung für Connexin 26 und 45 eine signifikante Überexpression beschrieben werden. Connexin 43 zeigte sich als nicht differentiell exprimiert. Ein Zusammenhang zwischen histologischem Grading und Genexpression war nicht nachvollziehbar.

Die Dissertation befasste sich mit der Entwicklung einer neuen diagnostischen Methode für in-situ-Gewebeuntersuchungen. Der Ansatzpunkt war die Untersuchung von pathologischen Veränderungen im Gewebe, die sich biochemisch in den Zellen widerspiegeln und deshalb mit schwingungsspektroskopischen Methoden, wie der IR-Spektroskopie, erfassbar sind. Das Ziel der Arbeit war die IR-spektroskopische Charakterisierung und Klassifizierung von benignen, präkanzerösen und malignen Geweben mittels chemometrischer Algorithmen auf der Basis multivariater Informationen der IR-Spektren. Um komplexe spektrale Veränderungen zu charakterisieren und die Ergebnisse statistisch abzusichern, ist für jeden Gewebetyp eine Vielzahl an Spektren erforderlich. Daher wurde zur Spektrenakkumulation das IR-mikrospektroskopische Imaging mittels Focal Plane Array Detektor (FPA) genutzt. Die Herausforderung liegt in der Datenanalyse. Der große Datenumfang macht die Anwendung multivariater Algorithmen notwendig. Angewendet wurden Clusteralgorithmen zur Spektrendifferenzierung und die SIMCA (Soft Independent Modelling of Class Analogies) zur Spektrenklassifizierung. Die Validierung der Ergebnisse erfolgt über die histologische Untersuchung der nach der spektroskopischen Messung gefärbten Gewebedünnschnitte. Die genaue Vorgehensweise bei der Auswertung wird in dieser Arbeit anhand humaner Gewebeproben dargestellt. Die untersuchten Plattenepithelkarzinome und Adenokarzinome gehören zu den epithelialen Tumoren, die oralen bzw. zervikalen Ursprungs sind. Die Übertragbarkeit der spektralen Modelle wurde mit Gewebeproben mehrerer Patienten innerhalb einer und zwischen verschiedenen Tumorarten untersucht. Das ist ein erster Schritt zum Einsatz spektroskopischer Methoden in der medizinischen Forschung und Diagnostik.

Für die Entstehung nicht-melanozytärer Hauttumore sind mehrere Risikofaktoren verantwortlich: UV-Exposition, Pigmentierung, Alter, Immunsuppression und möglicherweise Humane Papillomviren (HPV). Die molekularen Mechanismen der Tumorgenese des kutanen Plattenepithelkarzinoms (SCC) sowie der Präkanzerose Aktinische Keratose (AK) sind nur lückenhaft bekannt. Fokus dieser Arbeit ist die Untersuchung von SCC-Genexpressionsprofilen sowie der Einfluss kutaner HPV-Typen während der Karzinogenese bei immunkompetenten und immunsupprimierten, organtransplantierten Patienten. Durch Genexpressionsanalyse kutaner SCC, AK und normaler Haut konnten 118 differenziell exprimierte Gene in SCC mittels cDNA-Microarrays identifiziert werden. Bestätigt wurde die Expression von 11 aus 13 ausgewählten Genen (85%) mittels quantitativer real-time RT-PCR (qPCR), dabei konnte eine Korrelation der Genexpression mit der Progression der AK zum SCC für 3 Gene nachgewiesen werden. Dazu zählen das Gen Metalloproteinase-1, kodierend für ein Enzym, das in den Umbau von extrazellulärer Matrix involviert ist, das Protoonkogen RAB31 und das Tenascin-C (Tn-C) kodierende Gen Tn-C. Tn-C war im SCC-Gewebe an der Invasionsfront in Basalzellen sowie Keratinozyten im Stratum papillare und retikulare als Protein nachweisbar, nicht aber in normaler Haut. Die im Rahmen dieser Arbeit erstmalig nachgewiesene 2243 bp-Spleißvariante von Tn-C könnte aufgrund der primären Expression in SCC–Gewebe als diagnostischer Marker für SCC dienen. Diese Daten zeigen, dass simultane, multifaktorielle Dysregulationen von Genexpression und DNA-Reparatur, Zellzyklus und Proliferation, proteolytischen Enzymen und Adhäsionsmolekülen in SCC vorliegen. Ferner wurde die Expression von HPV in SCC und damit der kausale Zusammenhang einer HPV-Infektion mit der Hauttumorgenese untersucht. Das Infektionsmuster von SCC-Gewebe und normaler Haut mit spezifischen HPV-Typen erfolgte durch den Nachweis typenspezifischer HPV-DNA. Virale E6/E7-mRNA-Transkripte der kutanen HPV-Typen 8, 9 und 15 wurden in AK und SCC nachgewiesen. Dagegen konnten in HPV-DNA positiver, gesunder Haut oder Warzen keine HPV-Transkripte gefunden werden. Die Variantenanalyse des offenen Leserahmens von E6 identifizierte eine einzelne, bislang nicht beschriebene Punktmutation mit nicht bekannter Veränderung der Proteinstruktur. Die virale Aktivität der Onkogene E6 und E7 einiger kutaner Typen in AK und SCC weisen auf eine mögliche Rolle von HPV bei der kutanen Hautkarzinogenese hin. / During development of non-melanoma skin cancer, several risk factors are involved: UV-exposition, pigmentation, age, and potentially human papilloma virus (HPV). The molecular mechanisms underlying tumourgenesis in squamous cell carcinoma (SCC) and its pre-cancerosis actinic keratosis (AK) are not fully understood. In this study, the gene expression profile and HPV-infection status were analysed in SCC from immunocompetent and organ transplanted, immunocompromised patients.By global transcriptome analysis from cutaneous SCC, AK and healthy skin, 118 genes were identified differentially expressed in a cDNA-microarray. The expression of 11 out of 13 selected genes (85%) was investigated by real-time RT-PCR (qPCR) and the expression of three genes remarkably induced in SCC correlated with the progression to AK until SCC. These genes encoded for Metalloproteinase-1, which is involved in the remodelling of extracellular matrix, and the protooncogene RAB31 and Tenascin-C (Tn-C). Tn-C protein is expressed in SCC-tissue at the invasion front in basal cells and in keratinocytes in the Stratum papillare and retikulare, but not in healthy skin. This study, the 2243 bp Tn-C-specific splice-variant has for the first time detected in SCC, but not in normal skin. Thus it might serve as diagnostic marker of SCC progression. The data of the transcriptome analysis indicates that a simultaneous dysregulation of oncogene expression and DNA-repair, cell-cycle and proliferation, proteolysis and adhesion molecules exists in SCC. Additionally, the expression of HPV in SCC and thus the causal relationship between HPV-infection and tumourgenesis of SCC in immunocompromised patients was investigated. The HPV-infection pattern in SCC-tissue and normal skin was assessed by detection of DNA from cutaneous HPV-types. Viral E6/E7-mRNA-transcripts of the cutaneous HPV-types 8, 9, 15 were expressed selectively in AK and SCC. In contrast, no HPV-specific mRNA was present in HPV-DNA positive normal skin. The analysis of the open reading frame from the respective E6-protein genes unravelled one single pointmutation, which is not been characterized so far in terms of e.g. its impact on protein structure. The viral activity of the oncogenes E6 and E7 of cutaneous HPV-types indicates a potential function of HPV in the tumourgenesis of SCC in immunocompromised individuals.

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