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Das Kolonkarzinom ist eine der häufigsten Tumorerkrankungen weltweit. Etwa 50 % der Patienten entwickeln Fernmetastasen. Diese haben eine sehr schlechte Überlebensprognose. Deshalb fokussiert die Forschung auf die Identifizierung neuer, molekularer Marker für eine verbesserte Metastasierungsvorhersage. Identifizierte Hochrisiko-Patienten könnten somit rechtzeitig eine individualisierte, intensivere Therapie erhalten. MACC1 (Metastasis-associated in colon cancer 1) ist ein neu identifiziertes Gen, das in Kolonkarzinomen und deren Fernmetastasen überexprimiert wird. Die Domänenstruktur von MACC1 ist kennzeichnend für Proteine der Rezeptor-Tyrosinkinase-Signalwege. Ziel dieser Arbeit war die Aufklärung der zellulären Funktion von MACC1 und seiner Rolle in der Tumorprogression sowie die Evaluierung von MACC1 als molekularer Metastasierungsmarker. MACC1-überexprimierende Tumorzellen zeigten in Abhängigkeit von der Domänenstruktur in in vitro Assays ein erhöhtes migratorisches, invasives und proliferatives Potential. Der Einfluss von MACC1 auf die Metastasierungskapazität von Tumorzellen konnte auch im Tiermodell belegt werden. Der Hepatocyte-growth-factor (HGF) induziert die epitheliale-mesenchymale Transition MACC1-exprimierender Zellen und die nukleäre Translokation von MACC1. Die Expression des HGF-Rezeptors Met war in diesen Zellen stark erhöht. Reportergen-Studien bestätigten die transkriptionelle Regulation von Met durch MACC1. Die Analyse humaner Kolonkarzinome ergab eine signifikant höhere MACC1 Expression in Primärtumoren mit metachroner Fernmetastasierung. MACC1 ist ein neu identifizierter Regulator des HGF/Met-Signalweges und trägt somit entscheidend zur Determinierung des metastatischen Potentials von Tumorzellen bei. MACC1 hat großes Potential als neuer, prognostischer Marker für die Metastasierung des Kolonkarzinoms und ist ein Kandidatengen als Ziel effektiver, molekularer Interventionsstrategien zur Metastasierungs-Prävention. / Colon cancer is one of the most frequent malignant diseases worldwide. About 50% of the patients develop distant metastasis. These patients have only few therapy options and very poor survival rates. Therefore cancer research focuses on the identification of novel molecular markers to provide a better prognosis of the metastatic risk. Identified high-risk patients would get access to an early, individualized therapy. MACC1 (metastasis associated in colon cancer 1) is a newly identified gene that is overexpressed in colon carcinomas and their distant metastases. The MACC1 domain structure is characteristic for proteins of the receptor tyrosine kinase signalling pathways. Aim of this study was the analysis of the cellular function of MACC1, its role in tumor progression and its evaluation as a molecular, prognostic marker for metastasis. MACC1 overexpressing tumor cells revealed higher migratory, invasive, and proliferative potential in in vitro assays. The impact of MACC1 on the metastatic potential of tumors was also shown in mouse models. The hepatocyte growth factor (HGF) induced epithelial-mesenchymal-transition in MACC1 positive cells and MACC1´s nuclear translocation. Expression of the HGF receptor Met was strongly elevated in these cells. Reporter gene experiments confirmed the transcriptional regulation of Met by MACC1. Analyses in human colon carcinomas showed a significantly higher MACC1 expression in tumors that developed distant metastases. MACC1 is a newly identified regulator of the HGF/Met signalling pathway. It contributes decisively to the metastatic capacity of tumor cells. MACC1 has great potential as new prognostic marker for colon cancer metastasis and is a promising candidate as target for effective, molecular intervention strategies for metastasis prevention.

Bei fortgeschrittenen rektosigmoidalen Karzinomen sollte grundsätzlich die chirurgische Resektion angestrebt werden. Es gibt allerdings zahlreiche der zumeist alten Patienten, die einer solchen Therapieform nicht zugeführt werden können (Inoperabilität, Ablehnung der Operation). Für diese Patienten stellt die palliative, endoskopische Lasertherapie nach wie vor eine effiziente Alternative dar. Im Rahmen einer prospektiven Untersuchung von 61 Patienten wurde über einen 3jährigen Beobachtungszeitraum der Einfluß der palliativen Therapie mit dem Neodym:YAG-Laser auf die Symptomatologie fortgeschrittener rektosigmoidaler Tumore analysiert. Die Ergebnisse bestätigten den auch in anderen Studiengruppen beschriebenen Kurzzeiteffekt (Behandlungsdauer bis zu 3 Monaten), wonach die tumorbedingte Darmokklusion durch den Laser beherrscht werden kann und damit die Anlage eines Anus praeter vermieden wird. Besonderes Augenmerk wurde auf 32 Patienten gelegt, die längerfristig behandelt wurden, da bezüglich eines Langzeiteffekts in der Literatur kaum Angaben zu finden sind. Behandlungs-dauer: min. 3,5, max. 16,8 Monate. Tumorlokalisation: Rektum und rektosigmoidaler Übergang. Die Ergebnisse der ersten 3 Behandlungsmonate (statistisch signifikanter Rückgang für abdominale Beschwerden und peranale Blutungen) lassen sich nicht fortsetzen, aber es wird eine Art "steady state" erreicht. Die wichtigste Zielgröße der Therapie, die Sicherung der Darmpassage, konnte bei dieser Patientengruppe in 87,5 % erreicht werden. Die methodenbedingte Komplikationsrate liegt bei 6,3 %; die therapiebedingte Letalität beträgt 0 %. Problematisch ist der Anteil von Patienten mit Stuhlinkontinenz, der im Verlauf der Therapie von 6,2 % auf 40,6 % drastisch anstieg. Dennoch sahen nahezu 90 % der Patienten ihre Lebensqualität erhalten, da es sich meist um Inkontinenz I. oder II. Grades handelt, was von der Mehrzahl der Patienten angesichts ihrer Lebenssituation toleriert wird. Somit stellt die endoskopische Lasertherapie auch unter dem Aspekt der Langzeitpalliation die Behandlung der Wahl dar. Im Vergleich mit der palliativen Anlage eines Anus praeter besitzt der Laser trotz Wieder-holungsbehandlungen deutliche Vorteile: die Therapie ist ambulant durchführbar, kostengünstiger, komplikationsärmer und führt zur besseren Symptombeeinflussung. / The symptomatology of advanced rectosigmoid carcinomas by palliative therapy with the Neodymium:YAG-laser. In principle surgical resection should be aspired to in advanced rectosigmoid carcinomas. Nevertheless, there are numerous, mostly older patients, who cannot receive such a therapy (inoperability, refusal of operation). For those patients palliative, endoscopical lasertherapy is still an efficient alternative. The influence of the palliative therapy with the Nd:YAG-laser on the symptomatology of advanced rectosigmoid tumours was investigated in a prospective study of 61 patients over a 3-year period. The results also confirm the short-term effect reported by other study groups (duration of treatment up to 3 months) that occlusion of the colon can be controlled by laser-therapy and thereby the application of a colostomy may be avoided. Special attention was given to 32 patients treated for a longer duration, since reference in the medical literature relating to long-term effects of lasertherapy are rarely to be found. Duration of treatment: 3,5 to 16,8 months. Tumour location: rectum and rectosigmoid. The results of lasertherapy during the first 3 months (statistically significant reduction of abdominal symptoms and bleeding) cannot continue but it can be achieve a steady state. The maintenance of luminal patency as the most important aim of therapy in these group of patients was achieved in 87,5 %. The rate of method-related complication was 6,3 %; the treatment-related mortality was 0 %. Problematic is the increase in fecal incontinence from 6,2 % to 40,6 % seen in the patient group during the therapy. However nearly 90 % of the patients did not report significant reduction in life quality, since most fecal incontinence can be classified as first or second degree, which is tolerated by the patients in their current life situation. Consequently, the endoscopical laser-therapy is the treatment of choice also under the aspect of long-term palliation. The laser has clear advantages in comparison with the palliative colostomy in spite of the need for repeated applications: possibility of outpatient treatment, cost-effectiveness, low complication rate and better influence on symptomatology.

Ziel dieser Arbeit war es, sowohl die Auswirkungen einer veränderten Selenversorgung über die Nahrung als auch die Rolle des zentralen Transport- und Speicherproteins für Selen (Selenoprotein P, SepP) auf die intestinale Tumorigenese tierexperimentell zu untersuchen. Eine gestörte SepP-Expression, führte zur Ausbildung größerer Tumore. Durch eine Steigerung der Selenversorgung über die Nahrung eine signifikante Reduktion von Tumoranzahl und Gesamttumorfläche erzielt werden. Hierzu wurde den Tieren ab Tag 21 das Vierfache der empfohlenen Tagesdosis (RDA) für Selen verabreicht. Die Ergebnisse zeigten zudem, dass die Auswirkungen einer verminderten SepP-Expression durch eine nutritive Se-Supplementation kompensiert werden können. Der Verlust eines SepP-Allels war mit einer gesteigerten Infiltration von Mastzellen ins Tumorgewebe und höheren Il6-Spiegeln im Serum assoziiert. Auch waren die Tumore dieser Versuchsgruppen schlechter differenziert. Diese Resultate weisen auf eine modulatorische Wirkung von SepP auf die krebsbedingte Immunantwort hin und unterstreichen eine zentrale Rolle dieses Selenoproteins in Bezug auf anti-kanzerogene Wirkmechanismen von Selen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen somit erstmals die Abhängigkeit protektiver Selen-vermittelter Effekte von einer optimalen SepP-Expression und die präventiven Fähigkeiten einer gesteigerten Selenzufuhr zur Kompensation eines nachteiligen Genotyps. Somit können gerade Menschen, die z.B. aufgrund ihrer genetischen Prädisposition ein erhöhtes Darmkrebsrisiko aufweisen von einer gesteigerten präventiven Supplementation profitieren. Dennoch zeigen Vorarbeiten und die Ergebnisse zu den transgenen Versuchstieren, dass es gerade in Bezug auf eine therapeutische Anwendung unabdingbar ist, ein wachstumsförderndes Potential einer solchen Intervention nach erfolgter Tumorinitiation auszuschließen. Hierzu muss in weitergehenden Studien noch eine geeignete Strategie entwickelt und getestet werden. / The aim of this work was to evaluate to which extend the gene expression of the central transport and storage protein for selenium (Selenoprotein P, SepP) is required to mediate health promoting effects and if these effects can be modulated by selenium supplementation. SepP+/--mice were crossed with Apcmin/+-mice to elucidate the potential disadvantage of a decreased SepP-expression. A third mouse strain, expressing human SEPP in liver, was used to study the beneficial effects of additional circulating human SEPP. Two diets with different selenium content were used to obtain better insights into how SepP-expression influences intestinal tumorigenesis. The loss of one SepP-allele resulted in the development of larger tumors. Overall tumor-count and -area could be reduced by increasing nutritional selenium concentrations. Increased tumorigenesis could thus be compensated for raising nutritional Se concentrations. Interestingly, the additional expression of human SEPP did not elicit any cancer-preventive action. An increased number of mast cells was found in tumorous tissue of SepP+/--mice. This was accompanied by a lower differentiation state and higher Il6 concentrations in serum of heterozygous mice. The results indicate that the SepP genotype is modulating the immune response and highlight the central role of SepP in mediating the anti-cancerogenic effects of Se. We are the first to show that protective effects of Se are related to the expression of SepP and that the negative outcome of a reduced expression can be alleviated by raising nutritional Se supply. Individuals with a higher risk for colorectal cancer may thus benefit from supplementation strategies. Nevertheless the data obtained from transgenic mice and the results of previous studies indicate that therapeutic administration of Se should be handled with care. Especially the potential danger of supplemental Se promoting tumor growth in advanced stages should be addressed in further investigations.

MACC1 wurde als prognostischer Biomarker für die Tumorprogression und das Metastasen-freie Überleben im KRK sowie in anderen soliden Tumoren beschrieben. Das Gen induziert Zellmotilität und Proliferation in Zellkultur sowie die Metastasierung im Mausmodell. Damit stellt MACC1 ein vielversprechendes Ziel für die Intervention bei Tumorprogression und –metastasierung und damit für die Behandlung von KRK-Patienten dar. Unser Ziel war es, die Transkription von MACC1 zu inhibieren. Hierfür identifizierten wir zunächst die Promoter-Region von MACC1 und untersuchten MACC1s transkriptionelles Regulationsnetzwerk. Durch ortsgerichtete Mutagenese, Chromatin Immunopräzipitation und Electrophoretic Mobility Shift Assay ermittelten wir, dass Transkriptionsfaktoren wie Ap-1, Sp1, C/EBPs und GIPC1 an den MACC1-Promoter binden und die Transkription des MACC1-Gens kontrollieren. Darüberhinaus konnten wir durch Hochdurchsatz-Screening die bisher ersten Inhibitoren gegen MACC1 identifizieren: Rottlerin und Lovastatin. Wir zeigten, dass diese spezifisch auf den endogenen MACC1-Promoter wirken, was eine zeit- und konzentrationsabhängige Reduktion der MACC1-Expression zur Folge hatte. Beide Inhibitoren begrenzten das Expressionsniveau von Sp1 und interferierten mit der Bindung von c-Jun mit dem MACC1-Promoter, was in einer Inhibition der MACC1-Transkription resultierte. Ferner führte die tägliche Behandlung von Xenograft-Mausmodellen mit Rottlerin zu einer Inhibition der MACC1-Expression im Primärtumor und einer damit einhergehenden Begrenzung des Tumorwachstums. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass in der vorliegenden Arbeit zum ersten Mal der MACC1-Promoter und seine transkriptionelle Regulation beleuchtet wurden. Die neuen Erkenntnisse wurden zur Identifizierung der ersten Inhibitoren gegen MACC1 genutzt. Zur Behandlung von KRK-Patienten mit einem hohen Risiko für MACC1-induzierte Metastasierung könnten diese Inhibitoren Potential für die klinische Anwendung beherbergen. / MACC1 has been reported as a prognostic biomarker for tumor progression and metastasis-free survival in CRC along with other solid tumors. It induces cell motility and proliferation in cell culture and metastasis in mouse models. Consequently, targeting MACC1 to intervene in tumor progression and metastasis formation holds a promising approach to treat CRC patients. We designed a strategy to inhibit MACC1 via targeting its transcription. We first identified MACC1 gene promoter by creating various promoter-luciferase constructs. We then established that transcription factors such as Ap-1, Sp1, C/EBPs and GIPC1 bind to the MACC1 promoter and govern MACC1 transcription, expression and thus motility in vitro and in CRC patients. Using a high throughput screening targeting the MACC1 promoter, we identified small molecule MACC1 inhibitors, Rottlerin and Lovastatin. These inhibitors specifically restricted endogenous MACC1 promoter leading to reduced MACC1 expression in a time- and concentration-dependent manner. In vitro functional assays demonstrated the impact of the small molecule inhibitors on retarding cell proliferation and motility. Both inhibitors restricted Sp1 levels and interfered with the binding of c-Jun to the MACC1 promoter, thereby inhibiting MACC1 transcription. The study further described the effect of Rottlerin on a CRC-xenografted mouse model. Daily treatment of xenografted mice with Rottlerin resulted in the inhibition of MACC1 expression in the primary tumor accompanied with the restricted tumor growth. To summarize, this is the first study unraveling the MACC1 promoter, its transcriptional regulation and identification of newly identified MACC1 inhibitors. In clinical settings, inhibition of MACC1 expression using these inhibitors might provide immense potential for the treatment of CRC patients who are at high risk for MACC1-induced metastasis linked to shorter survival.

Störung des G1-Restriktionspunkts des Zellzyklus und Verlust der Wachstumskontrolle in Folge der Inaktivierung des Rb-Signalwegs ist ein häufiges Ereignis in malignen Tumoren. Gemeinsam mit der Hemmung von Apoptose-Signalwegen sind solche genetischen Ereignisse zentrale pathogenetische Faktoren der Tumorentstehung. Diese Veränderungen prägen aber auch entscheidend die Tumorbiologie und bestimmen somit intrinische und erworbene Therapieresistenz und konsequenterweise auch die klinische Prognose der Tumorerkrankung. In der vorliegenden Arbeit wurden Veränderungen im Rb- und im p53-Signalweg in Plattenepithelkarzinomen des Ösophagus untersucht. Diese retrospektive Studie wurde an Tumorproben von 53 mit kurativer Intention R0-resezierten Patienten durchgeführt. Proteinexpression wurde mittels Immunhistochemie und Mutationen mittels SSCP-PCR analysiert. Aktivierende Punktmutationen des K-ras Onkogens wurden mittels mutationsselektiver genomischer PCR und eines sequenzspezifischen Festphasen-Hybridisierungstests nachgewiesen. Die Analyse der individuellen Gene zeigte, dass Expressionsverlust der Rb-Signalwegskomponenten p16INK4a, p21CIP/WAF-1, p27KIP1 und von Rb selbst, sowie die Überexpression von Cyclin D1 bzw. Verlust des pro-apoptotischen Bcl-2 Homologs Bax mit schlechter Prognose, d.h. kürzerem Überleben korrelierte. Überexpression von Cyclin E, p53 oder Bcl-2, sowie Mutation von p53 bzw. K-ras zeigten hingegen keinen Einfluss auf die Prognose. Das längste Überleben wurde in einer Subgruppe von Patienten beobachtet deren Tumore eine Kombination günstiger Genotypen zeigte, und zwar niedrige Cyclin D1 Expression, sowie hohe Expression von Rb, p21CIP/WAF-1, p16INK4a und Bax. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine Multigen- oder "Multimarker"-Analyse von Genen, die konsekutiv oder synergistisch in Zellzyklus- und Apoptose-Signalwegen agieren, zur Prognoseabschätzung der Analyse individueller Gene deutlich überlegen ist. Die Identifikation solcher genetischer Markerprofile sollte sich auch zukünftig als nützlich für die klinische Entscheidungsfindung in der Therapie maligner Tumore erweisen und wird konventionelle klinische und pathologische Faktoren komplementieren, die bisher keine ausreichende Prognoseabschätzung erlauben. / Malignant tumors frequently show inactivation of the Rb pathway and, as a result, deregulation of the G1 restriction point of the cell cycle and loss of growth control. Together with the inhibition of apoptosis signaling pathways, such events are key pathogenetic factors in tumor development. Moreover, these aberrations are decisive in determining tumor biology and characteristics such as intrinisic or acquired resistance to therapy and, consequently, the clinical prognosis of the malignant disease. In the present work, aberrations in the Rb and the p53 pathway were analysed. This retrospective study was undertaken in a cohort of 53 patients with esophageal squamous cell carcinoma who underwent R0 resection with a curative intent. Protein expression in tumor samples was analysed by means of immunohistochemistry and mutations were investigated by the use of genomic SSCP-PCR. Activating point mutations of the K-ras oncogene were detected by the use of mutation-selective genomic PCR and a sequence specific solid phase hybridization assay. The analysis of individual genes showed a correlation between poor prognosis, i.e. short overall survival, and loss of the Rb pathway components p16INK4a, p21CIP/WAF-1, p27KIP1, and Rb itself, or overexpression of cyclin D1 or loss of the pro-apoptotic Bcl-2 homolog Bax. In contrast, overexpression of cyclin E, p53 or Bcl-2 and mutation of p53 or K-ras had no influence on disease prognosis. The longest survival was found in a subgroup of patients whose tumors exhibited a combination of favorable genotypes, i.e. low expression of cyclin D1, and high expression of Rb, p21CIP/WAF-1, p16INK4a and Bax. These results demonstrate that a multigene or "multimarker"-analysis of genes that act consecutively or synergistically in cell cycle and apoptosis signaling pathways is far superior to determine disease prognosis when compared to the analysis of individual genes. The identification of such genetic marker profiles should proove beneficial in clinical decision making in the therapy of malignant tumors. In the future, such diagnostic tools may be useful to complement conventional clinical and pathologic factors which in most instances do not allow prediction of disease prognosis.