Das Prostatakarzinom ist die häufigste Krebserkrankung des Mannes. Bei den zu Tode führenden Tumoren wird es im Jahre 2003 nach dem Bronchialkarzinom an 2. Stelle stehen. Diese Inzidenz zeigt, dass dringend neue diagnostische Marker und therapeutische Zielgene zur Behandlung von Prostatakrebs benötigt werden. Ziel dieser Dissertation war es, mit Hilfe der DNA-Chiptechnologie neue tumorrelevante Gene für eine Small-Molecule- und Antikörper-Basierte Therapie des Prostatakarzinoms zu identifizieren. Auf einen proprietären Tumor-Chip der Firma metaGen Pharmaceuticals GmbH wurde mikrodissektiertes Normal- und korrespondierendes Tumorgewebe von 52 Prostatatumorpatienten hybridisiert. Mit Hilfe bioinformatischer Analysen der Chipergebnisse konnte das Gen TRPM8 identifiziert werden, das in Prostatatumoren in mehr als 56% der Patienten überexprimiert ist. Northern-Blot, Dot-Blot und Chipexperimente zeigten, dass TRPM8 ungewöhnlich gewebespezifisch exprimiert wird. In mehr als 400 getesteten Tumorpatienten und in 23 Normalgeweben wurde TRPM8 ausschließlich in der Prostata und neuroendokrinen Tumoren nachgewiesen. TRPM8 gehört zur Familie der Transient Receptor Potential Channel Proteins. Es konnte hier erstmals in Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer-Experimenten (FRET) gezeigt werden, dass TRPM8 Multi-Homomere bildet. Dies wurde bisher nur für Kanäle anderer TRP-Subfamilien (TRPV und TRPC) gezeigt. Weiterhin konnten erstmals mehrere Spleißvarianten von TRPM8 identifiziert werden. Quantitative RT-PCR Experimente zeigten, dass diese noch stärker in Prostatatumoren überexprimiert sind als TRPM8 selbst. Des Weiteren wurde ein neues Gen auf dem DNA-Gegenstrang von TRPM8 entdeckt, das mit Exon 11 von TRPM8 100% komplementär ist und an der Regulation von TRPM8 beteiligt sein könnte. Der Promotor von TRPM8 wurde durch eine in silico Analyse identifiziert und in vitro bestätigt. Obwohl eine starke androgenabhängige Expression von TRPM8 in LNCaP Zellen gezeigt werden konnte, wurden keine Bindungsstellen für androgenabhänginge Elemente gefunden. Allerdings ließen sich drei Bindungsstellen des androgenregulierten Homeoboxgens NKX3.1 identifizieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass TRPM8 und seine Isoformen aufgrund ihrer Gewebspezifität ausgezeichnete Angriffspunkte für eine zielgerichtete Prostatakrebstherapie sind. / Prostate cancer is the most commonly diagnosed malignancy in men in the Western World. In 2003 malignancies of the prostate will be the second most common fatal cancer in men after lung cancer as estimated by the American Cancer Society. Despite the tremendous efforts made in the past to improve the treatment of prostate cancer patients, there is still an urgent need for new markers and therapeutic targets for medication. The aim of this thesis was the identification of new genes relevant in prostate cancer, which could be used in a small-molecule or antibody based therapy of prostate cancers. Microdissected matched prostate cancer and normal tissues of 52 prostate cancer patients were hybridized to a proprietary high density Cancer-Chip based on Affymetrix GeneChip technology. Using a bioinformatic analysis, it was possible to identify TRPM8, which was highly overexpressed in 56% of prostate cancer patients. Northern blot, dot blot and gene chip experiments revealed that TRPM8 expression is extremely tissue specific. Of 400 patients and 23 tissues tested, TRPM8 expression could only be detected in the prostate and neuroendocrine tumors. Functionally, the protein belongs to the transient receptor potential channel family of non-voltage gated proteins. It could be shown for the fist time that TRPM8 subunits form homomers using FRET technology. Molecular characterization of TRPM8 transcription revealed multiple splice forms of TRPM8. Further, it was possible to identify a new mRNA present on the opposite strand of TRPM8, which was 100% complementary to exon 11 of TRPM8, thus it could possibly function as a regulatory RNA of TRP channel. All of these isoforms were found to be even higher overexpressed in prostate tumors than TRPM8 itself. The promoter region of TRPM8 was identified using in silico methods and confirmed in promoter reporter assays. Although a high androgen dependent transcriptional activation of TRPM8 could be found by RT-PCR in LNCaP cells, no androgen responsive elements was identifiable within the promoter region. On the other hand three binding sites for the androgen dependent homeobox gene NKX3.1 and several other homeobox genes were discovered. The results of the thesis show that TRPM8 and its isoforms are, due to their tissue specificity, ideal targets for the development of new therapeutic drugs for the treatment of prostate cancer.

Die invasiven und metastatischen Eigenschaften vieler Tumore werden mit einer Veränderung im physiologischen Gleichgewicht der Matrix Metalloproteinasen (MMP) und ihrer spezifischen und unspezifischen Inhibitoren in Zusammenhang gebracht. Das Ziel dieser Dissertation war es, die Wirkung von Batimastat, einem synthetischen Inhibitor der MMP, auf hormonabhängige und hormonunabhängige Prostatakarzinomzellinien sowie auf das Tumorwachstum im orthotopen Tumormodell des Dunning Tumor (R3327) zu untersuchen. Methoden: Im Zellkulturversuch wurde die Wirkung verschiedener Konzentrationen von Batimastat untersucht und die Proliferation mit dem MTT Test gemessen. Die Induktion des orthotopen Tumors erfolgte durch Inokulation von MATLyLu Zellen in die Rattenprostata (Dunning Tumor der Copenhagen Ratte). 10 Tiere wurden nach Tumorinduktion täglich mit 30 mg/kg Batimastat durch intraperitoneale Gabe behandelt, 10 weitere Ratten erhielten nur das Vehikel. Zehn Kontrolltiere blieben unbehandelt. Der Effekt auf des lokale Tumorwachstum wurden durch Bestimmung des Tumorgewichtes nach 20 Tagen definiert. Results:Batimastat zeigte eine dosisabhänige Hemmung des Wachstums der Prostatakarzinomzellinien in vitro. Bei 4000 ng/ml kam es zu einer eindeutigen Hemmung des Zellwachstums. Im Tierversuch fand sich nach 20 Tagen in der Kontrollgruppe ein mittleres Tumorgewicht von 18.9 ± 5,4 g, in der Vehikelgruppe von 22.3 ± 4,3 g und in der mit Batimastat behandelten Gruppe von 11.1 ± 2,6 g. Im Vergleich zur Kontroll- und Vehikelgruppe, zeigte sich in der Batimastatgruppe ein signifikant geringeres Tumorgewicht. Zusammenfassung: Batimastat kann das Tumorwachstum in einem Standardtiermodell des Prostatakarzinoms vermindern. Der Dunning Tumor der Copenhagen Ratte ist ein zuverlässiges Tiermodell zur weiteren Untersuchung von synthetischen Inhibitoren der MMP. / Background: Increased concentrations of metalloproteinases are associated with the invasive and metastatic behavior of several human malignant tumors. Normally, enzymatic activity is tightly regulated by nonspecific mechanisms and specific inhibitors. The aim of this dissertation was to determine the potential of a synthetic metallproteinase inhibitor, batimastat, to show its in vitro effect on hormonedependent and hormoneindependent prostate cancer cell lines and its in vivo effect on tumor growth in orthotopic cancer (R3327 Dunning tumor) in rats. Methods: In vitro, a dose response curve of batimastat was generated over 5 days using the MTT assay. Prostate cancer was injected in vivo in male Copenhagen rats by inoculating R3327 Dunning tumor cells (MATLyLu) into the ventral prostatic lobe of 30 rats. Each of 10 rats received batimastat (30 mg / kg / body weight) or vehicle once a day by i.p. application beginning the day of cell inoculation. Ten rats remained untreated. The effect on local tumor growth was evaluated by measuring tumor weights 20 days after tumor cell inoculation. Results: Significant inhibiton of tumor cell proliferation in vitro occurred at 4000 ng / ml batimastat. After orthotopic cell inoculation, tumors grew to mean weights of 18.9 ± 5,4 g in the control group without treatment, to 22.3 ± 4,3 g in the vehicle group, an to 11.1 ± 2,6 g in the treated group. In comparison to the control group and to the vehicle group, tumor weights increased significantly less under treatment with batimastat. Conclusions: Batimastat is able to reduce tumor growth in the standard prostate cancer model. Using this model, activity against cancer progression of future inhibitory agents can be reliably assessed.