Clinical management of esophageal adenocarcinoma (EAC) relies on radiation therapy, yet radioresistance is a pervasive challenge in this disease. The mechanisms of EAC radioresistance remain largely unknown due to a paucity of validated preclinical models. The present studies report on the development of seven primary xenograft models established from patient tumours. These models are used to interrogate the range of radiosensitivities and mechanisms of radioresistance in EAC tumours. We found that radiation enriches the tumour-initiating cell population in two xenograft lines tested. Furthermore, three tested xenograft lines respond to irradiation by upregulating Hedgehog transcripts, a pathway involved in stem cell maintenance and proliferation. Upregulation occurs in autocrine and paracrine patterns simultaneously, suggesting that Hedgehog signalling may have a complex role in the radioresponse of EAC tumours. These findings suggest that inhibiting stem cell pathways in combination with radiotherapy may have an important role in the clinical management of EAC.

Clinical management of esophageal adenocarcinoma (EAC) relies on radiation therapy, yet radioresistance is a pervasive challenge in this disease. The mechanisms of EAC radioresistance remain largely unknown due to a paucity of validated preclinical models. The present studies report on the development of seven primary xenograft models established from patient tumours. These models are used to interrogate the range of radiosensitivities and mechanisms of radioresistance in EAC tumours. We found that radiation enriches the tumour-initiating cell population in two xenograft lines tested. Furthermore, three tested xenograft lines respond to irradiation by upregulating Hedgehog transcripts, a pathway involved in stem cell maintenance and proliferation. Upregulation occurs in autocrine and paracrine patterns simultaneously, suggesting that Hedgehog signalling may have a complex role in the radioresponse of EAC tumours. These findings suggest that inhibiting stem cell pathways in combination with radiotherapy may have an important role in the clinical management of EAC.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_amanda_moreira_lopes.pdf: 1115061 bytes, checksum: 4f2c552de4e1f1eddfe62430e67bdfac (MD5) Previous issue date: 2012-03-01 / This study aimed to evaluate the radiosensitivity of castor bean seeds cultivar IAC80 subjected to different doses of cobalt60 gamma radiation. Firstly, the mechanical removal of the caruncle seeds was performed, after being pre-soaked for 24 hours and irradiated with cobalt60 gamma radiation (0, 50, 100, 150 and 200Gy) and, then, sown in polystyrene trays containing soil. Parameters such as electrical conductivity, emergence index and emergence rate, growth parameters and analysis of antioxidant enzymes (SOD, CAT and APX) measured/assessed in leaves and roots of castor bean plantlets /seedlings were evaluated. The results were submitted to ANOVA and the averages compared through Turkey test (5%). The electrical conductivity was not affected by the radiation doses used. The results showed that gamma radiation negatively affected plantlets/seedlings development, given that the dose of 200Gy significantly reduced emergence and speed of emergence index. The growth parameters showed a reduction in the plantlets size with the increase of radiation doses. The activities of antioxidant enzymes, superoxide dismutase showed a significant difference only at a dose of 200Gy to the leaves, not being significant to the roots. The activity of the enzyme ascorbate peroxidase showed increased activity in the leaves as the radiation doses were also increased. The activity of catalase showed no significant difference when exposed to different doses of gamma radiation in both leaves and roots. From the foregoing it can be concluded that the doses of Co60 gamma radiation used in this study were shown to have a negative effect on the morphological and physiological characteristics evaluated in this work. Regarding the activity of antioxidant enzymes (SOD and APX), the shoots of seedlings of castor bean was more sensitive to gamma radiation Co60 used. / O presente estudo teve por objetivo avaliar a radiossensibilidade de sementes de mamona cultivar IAC80 submetida a diferentes doses de radiação gama cobalto60. Primeiramente foi feita a remoção mecânica da carúncula das sementes, foram préembebidas por 24h em água destilada e irradiadas com radiação gama cobalto60 (0, 50, 100, 150 e 200 Gy) e posteriormente semeadas em bandejas de isopor contendo solo. Foram feitos testes de condutividade elétrica, emergência e índice de velocidade de emergência, análises de crescimento e análise das enzimas antioxidantes (SOD, CAT e APX) avaliadas nas folhas e nas raízes de plântulas de mamona. Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey (5%). A condutividade elétrica não foi afetada pelas doses de radiação utilizadas. Os resultados mostraram que a radiação gama afetou negativamente o desenvolvimento das plântulas, sendo que a dose de 200Gy reduziu significativamente a emergência e o índice de velocidade de emergência. As características morfofsiológicas apresentaram redução do tamanho das plântulas conforme o aumento das doses de radiação. Na atividade das enzimas antioxidantes, a superóxido dismutase apresentou diferença significativa apenas na dose de 200Gy, para as folhas, não sendo significativa nas raízes. A atividade da enzima ascorbato peroxidase mostrou aumento da atividade nas folhas conforme o aumento da dose de radiação. Já a atividade da catalase não mostrou diferença significativa quando exposta a diferentes doses de radiação gama tanto em folhas quanto em raízes. A partir do exposto pode-se concluir que as doses de radiação gama Co60 utilizadas neste estudo mostraram ter um efeito negativo sobre as características morfofisiológicas avaliadas neste trabalho. Quanto à atividade das enzimas antioxidantes (SOD e APX), a parte aérea das plântulas de mamona se mostrou mais sensível às doses de radiação gama Co60 utilizadas.

5 à 15% des 175 000 patients traités par radiothérapie (RT) chaque année sont exposés à une toxicité considérée comme « inhabituelle » pouvant entraîner des séquelles parfois graves. Les techniques innovantes de photonthérapie apportent une solution balistique pertinente mais inappropriée pour certaines tumeurs ou certains patients. Deux approches permettent d'entrevoir des solutions à ces situations. 1- Contribution au développement de l'hadronthérapie par ions carbone : Ces particules possèdent une masse et une charge qui leur confèrent un avantage balistique et biologique particulièrement intéressant. Le caractère rare des tumeurs éligibles et le très faible nombre de centres n'ont pas permis, ou justifié, à ce jour la réalisation d'études comparatives randomisées afin d'en évaluer le service rendu. Via le projet FP7 ULICE, nous avons intégré et animé plusieurs groupes à l'échelle nationale et internationale. Nous avons directement produit des procédures unifiées en terme d'immobilisation, de recueil des données élémentaires, de structuration protocolaire et de transformation des données en métadonnées échangeables. Nous avons proposé des concepts originaux permettant de décrire la dose prescrite et les volumes d'intérêt, au-delà du concept réducteur d'EBR. 2- Un nouveau biomarqueur de radiosensibilité individuelle (RSI). L'identification des patients les plus à risque de développer les réactions les plus sévères reste un enjeu majeur. Aucun test de RSI ne s'impose comme gold standard. A partir de primocultures fibroblastiques issues de patients ayant présenté un profil de toxicité inhabituel à la RT, le taux de cassures double brins résiduelles à 24h estimé par immunofluorescence indirecte (marqueur γH2AX) a permis de définir 3 groupes de RSI. Toutefois ce seul marqueur n'est pas assez robuste. Le délai de transit cyto-nucléaire de la protéine ATM semble affiner notre classification. Un nouveau modèle mécanistique a ainsi pu être développé / 5 to 15% of the 175,000 patients treated with radiation therapy (RT) annually are exposed to toxicity considered "unusual" that can lead to serious sequelae. Innovative photon RT techniques provide relevant but inappropriate ballistic solution for certain tumors or certain patients. Two approaches guide solutions to these situations.1- Contribution to the development of carbon ion RT. These particles possess a mass and a charge that give them particularly interesting ballistics and biological properties. The rarity of eligible tumors and the low care offer have failed conducting randomized controlled trials to evaluate its cost-effectiveness. Throughout the FP7-ULICE project, we directly produced standard operating procedures in terms of basic data collection, protocol structuring and processing of metadata. We proposed original concepts to describe and report the dose and volume of interest, beyond the restricted concept of RBE. 2- A novel biomarker of individual radiosensitivity (IRS). The identification of the patients the most at risk of developing the most severe reactions remains a major challenge. There is no gold standard in the field of IRS assays.From fibroblasts primocultures sampled from patients with an unusual toxicity, the number of residual DNA double-stand breaks 24h after radiation and estimated by indirect immunofluorescence (marker γH2AX) allows to identify three groups of IRS. However this single marker is not robust enough. The delay of ATM nucleoshuttling appears to refine our classification. A new mechanistic model has been developed

Depuis plus d'un siècle que les rayons X ont été découverts, les effets biologiques des radiations ionisantes ne sont pas encore entièrement expliqués. Pourtant, une description précise et la modélisation mathématique des événements physico-chimiques, moléculaires et cellulaires contribueraient significativement à l'effet des risques liés à une irradiation. Le groupe de Radiobiologie de l'UMR1052 Inserm (Lyon) a accumulé un nombre considérable de données sur la radiosensibilité individuelle et la réparation des dommages radioinduits de l'ADN qui nous permettent aujourd'hui de valider des modèles nouveaux qui sont souvent en contradiction avec les paradigmes actuels. En particulier, alors que les cassures double-brin de l'ADN semblent être les dommages clés de la létalité cellulaire, aucun protocole ni biomarqueur n'est considéré comme prédictif de la radiosensibilité. Le but de la thèse a donc été de déterminer les paramètres précis qui peuvent prédire la réponse aux radiations. Un grand nombre de protéines se relocalisent sous forme de foci nucléaire autour des sites de CDB. Dans une première étape, nous avons pu proposer une formule générale qui lie induction, reconnaissance et réparation des CDB, valable pour toutes les protéines relocalisantes après irradiation. Cette formule a été appelée « Formule de Bodgi ». La validité de cette formule a pu être vérifiée sur différents biomarqueurs et sur différents types de cellules de patients montrant des radiosensibilités différentes. Dans une deuxième étape, nous avons pu modéliser le processus de transit cytonucléaire de la protéine ATM. Nous avons pu alors apporter une interprétation nouvelle et cohérente des paramètres α et β du modèle linéaire-quadratique qui décrit la relation entre la dose de radiation et la survie cellulaire. Notre théorie s'est avérée également utile pour expliquer certaines autres énigmes de la radiobiologie, notamment le phénomène d'hypersensibilité aux faibles doses / More than a century after the discovery of X-rays, the biological effects of ionizing radiation are still not entirely explained. Nevertheless, a relevant description and a mathematical model of the physico-chemical, molecular and cellular events would significantly contribute to the evaluation of the related risks. The Radiobiology Group of the UMR1052 Inserm Unit (Lyon) has collected a considerable number of data concerning individual radiosensitivity and DNA damage repair, which allows us today to validate actual modeling approaches that are often contradicting actual paradigms. Particularly, while the DNA double-strand breaks (DSB) appear to be the key-damages of cell lethality, there is still no experimental protocol or biomarker that is considered to be predictive for radiosensitivity. The purpose of this thesis was to determine the precise parameters that can predict the response to radiation. An important number of proteins relocalize as nuclear foci in the DSB sites. As a first step, we proposed a general formula that links the DSB induction, recognition and repair, valid for all the relocalized proteins after irradiation. We called this formula the ‘’Bodgi’s formula’’. The validity of this model was verified with different biomarkers, but also on different cell types from patients showing different radiosensitivity. In a second step, we proposed a model for the whole process of the nucleo-shuttling of the ATM protein that occurs after irradiation. We provided a novel and coherent interpretation of the α and β parameters of the linear-quadratic model that describes the relation between radiation dose and cell survival. Our theory was also shown to be useful in explaining some other enigmas of radiobiology, including the hypersensitivity to lowdose phenomena

Les résultats insuffisants de la radiochimiothérapie conventionnelle dans les cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) ont motivé l’évaluation d’une nouvelle stratégie de modulation pharmacologique de la radiosensibilité tumorale basée sur les modifications épigénétiques. Pour cela nous avons évalué la combinaison de la radiothérapie et d’un nouvel pan-inhibiteur des histones déacétylases (HDACi), l’abexinostat en préclinique in vitro et in vivo sur deux modèles de CBNPC puis en phase clinique précoce chez l’homme dans le cadre d’un essai de phase I. Nous avons d’abord montré que l’abexinostat augmente la radiosensibilité des cellules de CBNPC de manière dépendante de la séquence thérapeutique en normoxie et en hypoxie en augmentant l’apoptose caspase dépendante ainsi que les cassures doubles brins radio-induites et en réduisant la signalisation et la réparation de ces dommages de l’ADN. L’abexinostat potentialise également le retard de croissance tumorale induit par la radiothérapie in vivo dans des xénogreffes sous-cutanées de CBNPC avec un profil de toxicité acceptable. Nous avons également montré pour la première fois que la triple combinaison de radiothérapie, abexinostat et cisplatine potentialise le retard de croissance tumorale in vivo.Les premiers résultats in vitro et in vivo confortant le rationnel pour la combinaison abexinostat-radiothérapie nous avons réalisé étude de phase I exploratoire d’escalade de dose combinant l’abexinostat à la radiothérapie palliative hypofractionnée standard délivrant 30y en 10 fractions pour des tumeurs solides métastatiques. Parmi les 58 patients traités, d’âge médian 61 ans (20-82), on note 71% de stade M1 et 88% de patients ayant déjà reçu des traitements préalables par chimiothérapie et/ou radiothérapie et/ou chirurgie. La dose recommandée pour un essai de phase 2 que nous avons établie est de 90mg/m². Sur les 51 patients évaluables, on observe un taux de réponse globale de 7,8% (1 réponse complète (RC) et 3 réponses partielles (RP)) et un taux de réponse locorégionale de 11,8% (1 RC et 5 RP) avec un suivi médian de 16 semaines. Les patients présentant des lésions (cibles ou non) cérébrales ont présenté des taux de réponse encourageant avec notamment un patient en RC. Nous avons retrouvé peu d’effets secondaires de grade ≥3, les plus fréquents étant la thrombopénie (17,2%), la lymphopénie (12,1%) et l’hypokaliémie (6,9%). Au total, 6 patients (10%) ont interrompu leur traitement du fait des effets secondaires. Nous n’avons pas observé de prolongation de l’intervalle QTc de grade ≥3 et il n’y a pas eu d’interruption de traitement en rapport avec cet effet secondaire. Dans l’ensemble nos données in vitro et in vivo montrent une potentialisation de l’effet antitumoral par la combinaison d’abexinostat et radiothérapie. Chez les patients présentant des tumeurs solides avancées l’abexinostat oral en combinaison à la radiothérapie est bien toléré. Cette combinaison pourrait avoir un potentiel particulièrement intéressant dans le traitement des métastases cérébrales.De plus nos travaux précliniques suggèrent pour la première fois un effet prometteur d’une triple combinaison avec HDACi, cisplatine et radiothérapie qui justifie de plus amples investigations et pourrait guider de nouvelles stratégies thérapeutiques dans les CBNPC.Nos travaux s’inscrivent dans une stratégie de recherche translationnelle et montrent l’importance de la recherche préclinique pour les études d’association aux rayonnements ionisants. Seuls un développement préclinique rationnel et un développement clinique méthodique permettront l’émergence de combinaisons modulant la radiosensibilité tumorale de manière suffisamment efficace pour modifier nos standards de traitement et améliorer le pronostic de nos patients. / Insufficient results of conventional chemoradiotherapy in non-small cell lung carcinomas (NSCLC) have encouraged assessment of new pharmacological strategies for modulation of radiosensitization based on epigenetic changes. We have investigated the combination of radiotherapy and a novel pan-histone deacetylase inhibitor (HDACi), abexinostat in vitro and in vivo in two NSCLC models and in an early phase clinical trial. Our findings demonstrate that abexinostat enhances radiosensitivity of NSCLC cells in a time dependent way in vitro in normoxia and hypoxia increasing radio-induced caspase dependent apoptosis and persistent DNA double strand breaks associated with decreased DNA damage signaling and repair. Interestingly, abexinostat potentiates tumor growth delay in vivo in combined modality treatments associating not only abexinostat and irradiation but also in the triplet combination of abexinostat, irradiation and cisplatin.We conducted an exploratory phase 1, dose-escalation study of abexinostat in combination with standard hypofractionated radiotherapy (30Gy in 10 fractions) in patients with advanced solid tumors treated in a palliative setting. Among 58 treated patients, the median age was 61.5 years (range, 20-82); 47% of the patients had M1 stage disease, and 95% had received previous chemotherapy alone or chemotherapy in combination with surgery and/or radiotherapy. The recommended phase 2 dose was determined to be 90 mg/m2. Of the 51 patients evaluable for response, best overall response was 8% (1 complete response [CR], 3 partial responses [PRs]), and best loco-regional response was 12% (1 CR and 5 PRs) at a median follow-up of 16 weeks. Of note, patients with target or non-target brain lesions showed encouraging responses, with 1 patient achieving a best loco-regional response of CR. Treatment-emergent grade ≥3 adverse events (AEs) were few, with most common being thrombocytopenia (17%), lymphopenia (12%), and hypokalemia (7%). Six patients (10%) discontinued treatment due to AEs. No grade ≥3 prolongation of the QTc interval was observed, with no treatment discontinuations due to this AE.Altogether, our data demonstrate in vitro and in vivo a potentiation of anti-tumor effect by abexinostat in combination with irradiation in NSCLC. Oral abexinostat combined with radiotherapy was well tolerated in patients with advanced solid tumors. The combination may have potential for treatment of patients with brain lesions.Moreover, our work suggest for the first time to our knowledge promising triple combination opportunities with HDACi, irradiation and cisplatin which deserves further investigations and could be of major interest in the treatment of NSCLC.Our studies which are part of a translational research strategy highlight the importance of preclinical investigations in the area of radiotherapy and drug combination research. Only rationale preclinical development and methodologically well conducted clinical development will allow new standards of treatment to emerge and improve patient’s prognostic.

Background: Highly infiltrative growth and resistance to radiation as well as chemotherapy contribute to a poor prognosis of glioblastoma. To improve the survival of patients with glioblastoma, further research to uncover the complex signaling network is essential. Due to the central role of the signaling adaptor lamellipodin in nervous system development and cell migration, a function of lamellipodin in glioblastoma is conceivable. However, the specific function of lamellipodin in the invasion and radioresistance of glioblastoma is so far entirely unknown. Therefore, the present work investigates the invasion and radioresistance of glioblastoma cells and the underlying signaling mechanism under the influence of lamellipodin. Material and Methods: Expression of lamellipodin was evaluated in human astrocytes and nine glioblastoma cell lines by Western blot analysis. Localization of lamellipodin in glioblastoma cells was analyzed by applying immunofluorescence staining. The effects of lamellipodin silencing by siRNA on the glioblastoma characteristics invasion, survival, and residual DNA double strand breaks (DSB) upon X-ray irradiation, proliferation, apoptosis, and senescence were investigated. Alterations in molecular signaling were analyzed by phosphoproteome analysis upon control and lamellipodin depletion combined with/-out X-ray irradiation in A172 cells. Colony formation assays were performed after single and double knockdown of lamellipodin and the affected proteins to connect latter findings to clonogenic survival. Direct lamellipodin binding partners were explored using mass spectrometry analysis. Validation of protein-protein interaction was determined by immunoprecipitation and proximity ligation assay. Clonogenic survival assay was performed after triple knockdown of lamellipodin, previous proteins identified by phosphoproteome, and the direct interaction partner of lamellipodin. Hierarchical analysis was performed by analyzing the expression and phosphorylation of the determined proteins by immunoblot. Results: Lamellipodin was shown to be expressed and phosphorylated in varying amounts in the glioblastoma cell culture panel, with a preferential localization in membrane protrusions and the cytoplasm. The siRNA-specific depletion of lamellipodin tremendously decreased glioblastoma invasion and proliferation while exerting no impact on apoptosis or senescence. Moreover, seven of the nine studied glioblastoma cell lines were radiosensitized by lamellipodin silencing without affecting the number of residual DNA double strand breaks, while its overexpression improved radiation survival. Mechanistically, the loss of lamellipodin impaired the phosphorylation of nine proteins (EIF2A, EGFR, FOS, MKK6, NFKBIA, PRKAA2, RSK2, SRC, and TAK1), which are mostly implicated in the EGFR-MAPK signaling. The combinational silencing of lamellipodin and the relevant proteins achieved overall radiosensitization in A172 and U343MG cells. Furthermore, mass spectrometric analysis of lamellipodin immunoprecipitates demonstrated that the lamellipodin interactome alters in response to X ray irradiation conditions. RICTOR was confirmed as a direct linker of lamellipodin to the EGFR-MAPK signaling by immunoprecipitation and proximity ligation assay. In addition, triple depletion of lamellipodin, RICTOR, and EGFR resulted in similar degrees of radiosensitization as reported for lamellipodin knockdown, highlighting their superimposable role in glioblastoma radiation response. In line, lamellipodin silencing increased EGFR expression and phosphorylation, while lamellipodin phosphorylation was decreased upon EGFR deficiency. Conclusion: The results uncover the crucial function of lamellipodin for invasion, proliferation, and radiosensitivity of glioblastoma cells. Based on molecular analyses, lamellipodin was discovered as a determinant of EGFR signaling by interacting with RICTOR. Based on these data, the complexity of the signaling networks conducting radiation survival is broadened by adding the adaptor protein lamellipodin. / Hintergrund: Ein stark infiltrierendes Wachstum und Resistenzen gegenüber Bestrahlung und Chemotherapie tragen zu einer schlechten Prognose des Glioblastoms bei. Um die Therapie des Glioblastoms zu verbessern, ist die weitere Erforschung des komplexen Signalnetzwerkes notwendig. Aufgrund der essentiellen Rolle des Signaladaptors Lamellipodin für die Entwicklung des Nervensystems und der Migration von Zellen ist eine Funktion von Lamellipodin im Glioblastom vorstellbar. Die spezifische Funktion von Lamellipodin in der Invasion und Strahlenresistenz des Glioblastoms ist allerdings bisher völlig unbekannt. Die vorliegende Arbeit untersucht daher die Invasion und Strahlenresistenz von Glioblastomzellen sowie den zugrundliegenden molekularen Mechanismus im Hinblick auf Lamellipodin. Material und Methoden: Die Expression von Lamellipodin wurde in humanen Astrozyten und neun Glioblastom-Zelllinien mittels Western Blot Analyse untersucht. Die Lokalisierung von Lamellipodin in Glioblastomzellen wurde mit Immunfluoreszenzfärbung analysiert. Die Auswirkungen eines Lamellipodin-Knockdown mittels siRNA auf die Glioblastom-Eigenschaften Invasion, Überleben und residuale DNA-Doppelstrangbrüche (DSB) bei Röntgenbestrahlung, Proliferation, Apoptose und Seneszenz wurden untersucht. Veränderungen in molekularen Signalwegen wurden durch Phosphoproteomanalyse nach Kontroll- und Lamellipodin-Knockdown in Kombination mit und ohne Röntgenbestrahlung in A172 Zellen analysiert. Koloniebildungsassays wurden nach einfachem und doppeltem Knockdown von Lamellipodin und den betroffenen Proteinen durchgeführt, um letztere Ergebnisse mit dem klonogenen Überleben in Verbindung zu bringen. Direkte Lamellipodin-Bindungspartner wurden mittels massenspektrometrischer Analyse untersucht. Die Validierung der Protein-Protein-Interaktion wurde durch Immunpräzipitation und Proximity Ligation Assay bestimmt. Ein klonogenes Überlebensassay wurde nach dreifachem Knockdown von Lamellipodin, durch das Phosphoproteom identifizierten Proteinen und dem direkten Interaktionspartner von Lamellipodin durchgeführt. Die hierarchische Analyse erfolgte durch Analyse der Expression und Phosphorylierung der ermittelten Proteine mittels Immunblot. Ergebnisse: Die Expression und Phosphorylierung von Lamellipodin war unterschiedlich in den Glioblastomzelllinien. Die siRNA-vermittelte Deletion von Lamellipodin verringerte die Invasion und Proliferation von Glioblastomzellen enorm, während die Reduktion von Lamellipodin keine Auswirkungen auf Apoptose oder Seneszenz hatte. Darüber hinaus wurden sieben der neun untersuchten Glioblastomzelllinien durch das Ausschalten von Lamellipodin radiosensibilisiert, ohne dass sich dies auf die Anzahl der residualen DNA-Doppelstrangbrüche auswirkte, während die Überexpression von Lamellipodin das Überleben nach Bestrahlung verbesserte. Mechanistisch beeinträchtigte der Verlust von Lamellipodin die Phosphorylierung von neun Proteinen (EIF2A, EGFR, FOS, MKK6, NFKBIA, PRKAA2, RSK2, SRC und TAK1), die hauptsächlich an der EGFR-MAPK-Signalübertragung beteiligt sind. Die kombinierte Ausschaltung von Lamellipodin und den relevanten Proteinen führte zu einer allgemeinen Radiosensibilisierung in den Zelllinien A172 und U343MG. Darüber hinaus zeigte die massenspektrometrische Analyse von Lamellipodin-Immunpräzipitaten, dass sich das Lamellipodin-Interaktom als Reaktion auf Röntgenbestrahlung verändert. RICTOR wurde durch Immunpräzipitation und Proximity Ligation Assay als direktes Bindeglied von Lamellipodin zum EGFR-MAPK-Signalweg identifiziert. Darüber hinaus führte die dreifache Deletion von Lamellipodin, RICTOR und EGFR zu einem ähnlichen Grad an Radiosensibilisierung wie der Knockdown von Lamellipodin, was ihre gemeinsame Rolle bei der Strahlenreaktion von Glioblastomen unterstreicht. Darüber hinaus erhöhte die Ausschaltung von Lamellipodin die EGFR-Expression und -Phosphorylierung, während die Lamellipodin-Phosphorylierung bei EGFR-Mangel verringert wurde. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse decken die entscheidende Funktion von Lamellipodin für die Invasion, Proliferation und Radiosensitivität von Glioblastomzellen auf. Basierend auf molekularen Analysen wurde Lamellipodin als eine Determinante der EGFR-Signalübertragung durch Interaktion mit RICTOR identifiziert. Auf der Grundlage dieser Daten wird die Komplexität des Signalnetzwerks, welches das Überleben durch Strahlung reguliert, durch das Adaptorprotein Lamellipodin erweitert.

Neben chemotherapeutischen und chirurgischen Maßnahmen ist die Bestrahlung integraler Bestandteil multimodaler Therapiekonzepte bei malignen Tumorerkrankungen. In diesem Zusammenhang spielt der Einblick in physiologische und pathophysiologische Abläufe in menschlichen Zellen und auf molekularer Ebene  eine zunehmende Rolle. Auf diese Weise werden komplexe Stoffwechselwege mit ihren unterschiedlichen Funktionen und ihren aus einzelnen Proteinen bestehenden Komponenten immer besser verstanden. Allerdings entstehen durch die Kenntnis dieser Stoffwechselwege neue Fragen, die Gegenstand medizinischer Forschung sind.  Der TGFβ-Signalweg ist ein wesentlicher intrazellulärer Signalweg, der neben zahlreichen anderen Funktionen einen Einfluss auf die Entstehung bestimmter Tumorerkrankungen hat. Eine Vielzahl an Einzelnukleotid-Polymorphismen (single nucleotide polymorphisms, SNP) ist bekannt sowie die Erkenntnis darüber, dass die Anwesenheit von verschiedenen Varianten eines SNP einen Einfluss auf die Zellvitalität hat je nach Behandlungsbedingung. Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss von Keimbahn-Polymorphismen in Genen des TGFβ-Signalwegs und der DNA-Reparatur auf die Strahlenempfindlichkeit lymphoblastoider Zellen zu untersuchen. Hierzu wurden 54 käuflich erworbene lymphoblastoide Zellen angezüchtet. Jede dieser Zelllinien wurde sechs parallelen Behandlungsbedingungen unterworfen. Neben der unbehandelten Kontrolle und einer mit anti-TGFβ behandelten Kontrolle wurden Zellen einer alleinigen Bestrahlung mit 3 Gy ausgesetzt. Darüber hinaus wurden Zellen 16 Stunden vor der Bestrahlung mit TGFβ1 oder anti-TGFβ vorinkubiert oder unmittelbar nach der Bestrahlung mit TGFβ1 behandelt.  Nach Ablauf einer 24-stündigen Inkubationszeit erfolgte die Zellvitalitätsmessung mittels FACS (fluorescence activated cell sorting)–Analyse. Die Ergebnisse wurden mit Daten von insgesamt 1656 polymorphen Positionen (aus HapMap Datenbank) aus 21 Kandidatengenen korreliert. Auf diese Weise sollte der Einfluss dieser Polymorphismen auf die Zellvitalität ermittelt werden. Sowohl bei SMAD3 als auch bei SMAD7 fanden sich jeweils 2 SNP, die ein perfektes bzw hohes Kopplungsungleichgewicht (linkage disequilibrium) aufwiesen. Insgesamt waren zwölf Polymorphismen aus acht Genen (TGFBR1, SMAD2, SMAD3, SMAD7, BRCA2, MSH2, MSH6 und XRCC1) mit signifikanten Veränderungen der Zellvitalität assoziiert. Das Variantenallel scheint bis auf wenige Ausnahmen einen zytoprotektiven Effekt zu haben. Ausnahmen sind 3 SNP der Gene BRCA2, SMAD3 und SMAD 7, bei denen der Wildtyp mit höherer Zellvitalität einhergeht. Bei alleiniger Bestrahlung wirkten sich SNP aus SMAD3, SMAD7, MSH2 und MSH6 modulierend auf die Zytotoxizität aus, wenn auch statistisch nicht signifikant. Interessanterweise zeigten sich bei Betrachtung der Auswirkung einer Stimulation mit TGFβ1 vor und nach Bestrahlung mit 3 Gy dieselben SNP als statistisch signifikante Modellprädiktoren wie auch bei alleiniger Bestrahlung mit Ausnahme eines SNP aus SMAD3.  Bei Vorinkubation mit TGFβ1 wirkte sich die MSH2-Variante stärker aus. Hier entstand beim Wildtyp ein zusätzlich zytotoxischer Einfluss im Vergleich zur Stimulation nach Bestrahlung. Bei Inhibition durch anti-TGFβ vor der Bestrahlung zeigte noch ein SNP aus MSH6 und ein SNP aus SMAD7 einen zytoprotektiven Effekt.  Einige Ergebnisse dieser Arbeit könnten, sofern sie im Verlauf durch nachfolgende Studien bestätigt bzw. erweitert werden helfen Therapiekonzepte maligner Tumoren zu optimieren und eine individuelle Radiotherapie zu ermöglichen.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06217.pdf: 3764177 bytes, checksum: 349bd4c7037b4ee83bdc4f4c94ef76e5 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

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