Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2009.

Thesis (doctoral)--Ludwig-Maximilians Universität München, 2002.

Zugl.: Trier, Univ., Diss., 2007

Zugl.: Giessen, Univ., Diss., 2009

Marburg, Univ., Diss., 2009

Thesis (doctoral)--Malmö, 1980.

Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 2008 / Hergestellt on demand

Tumorzellen, Stromazellen, Extrazellulärmatrix (EZM) und lösliche Faktoren in der Tumormikroumgebung beeinflussen und verstärken sich gegenseitig in der Ausbildung eines malignen Phänotyps. Sowohl die fibrotische EZM als auch eine kleine Subpopulation von pluripotenten Tumorstammzellen sind bekanntermaßen für die Steigerung der Tumoraggressivität verantwortlich. Inwiefern diese beiden unabhängigen Faktoren im Kontext von Brustkrebs miteinander in Beziehung stehen, ist jedoch bis heute unklar. Um untersuchen zu können, welchen Beitrag Tumorzellen, Stromazellen, EZM und lösliche Faktoren einzeln und im Zusammenspiel zur Malignität eines Tumors leisten, ist die Entwicklung geeigneter in-vitro-Modelle unabdingbar. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, ein 3D-Mikrotumormodell zu generieren, in dem eine Analyse dieser genannten Faktoren stattfinden könnte. An diesem Modell wurden darüber hinaus erste Untersuchungen von im Tumorkontext bekannten EZM-Proteinen durchgeführt. Um die dreidimensionale Anordnung von Tumorzellen und ihrer Gewebeumgebung adäquat wiedergeben zu können, beinhalteten die 3D-Tumorsphäroide sowohl Brustkrebszellen (MDA-MB-231) als auch Stromazellen (hASCs). Die EZM als wichtiger Bestandteil der (Tumor-) Mikroumgebung sollte übersichtshalber durch Hämatoxylin-Eosin-Färbung und detaillierter durch immunhistochemische Analyse nach zwei verschiedenen Kulturzeitpunkten charakterisiert werden, um EZM-Veränderungen im zeitlichen Verlauf darzustellen. Im Fokus der Analyse standen die beiden wichtigsten profibrotischen EZM-Proteine Fibronektin und Kollagen I, die maßgeblich an der Pathogenese von Brustkrebs beteiligt sind. Zudem wurde das Vorkommen des Myofibroblastenmarkers α-SMA untersucht. An den Sphäroiden einer Kontrollgruppe, die lediglich hASCs beinhaltete, sollte vergleichend eine Analyse der genannten EZM-Proteine sowie α-SMA durchgeführt werden. Um schließlich den Einfluss der von Tumorzellen sezernierten löslichen Faktoren in der Tumormikroumgebung herauszustellen, wurden Sphäroide aus hASCs in tumorkonditioniertem Medium gezüchtet und darin ebenfalls Matrixproteine und α-SMA untersucht. Abschließend erfolgte eine Korrelation der EZM-Analyse mit dem Vorhandensein von Tumorstammzellen in den 3D-Tumorsphäroiden. Dafür wurden die Tumorstammzellen mithilfe eines GFP-basierten Reporters für den Stammzellmarker NANOG (NANOG-GFP-Reporterzelllinie) in mikroskopischen Aufnahmen der 3D-Tumorsphäroide nachgewiesen und im Kontext mit der EZM lokalisiert. / Tumor cells, stromal cells, extracellular matrix (ECM), and soluble factors in the tumor microenvironment interact and potentiate mutually in the evolution of the malignant phenotype. Both fibrotic ECM as well as a small subpopulation of pluripotent tumor stem cells are well-known to enhance tumor aggressiveness. To what extend these independent factors interact with each other in the context of breast cancer is, however, unknown. In order to investigate in what ways tumor cells, stromal cells, ECM, and soluble factors enhance malignancy individually or in combination it is necessary to establish suitable in vitro models. Thus, the objective of this work was to generate a 3D microtumor model that could allow an analysis of these factors. Furthermore, initial investigations were made on those ECM proteins that are known for their significant role in tumors. To capture and reflect the three-dimensional structure of tumor cells and their microenvironment adequately the 3D tumor spheroids were produced from both breast cancer cells (MDA-MB-231) and from stromal cells (hASCs). The ECM being a pivotal component of the (tumor-) microenvironment was characterized by haematoxylin and eosin staining and more detailed by immunohistochemical analysis after two different culturing periods to outline the ECM alterations in the course of time. The focus was on the two most important profibrotic ECM proteins, fibronectin and collagen I, which are substantially involved in the pathogenesis of breast cancer. Furthermore, we evaluated the occurrence of the myofibroblastic marker α-SMA. With the help of spheroids of a control group containing solely hASCs we processed a comparative analysis of the above-mentioned ECM proteins as well as α-SMA. In order to expose the influence of soluble factors secreted by tumor cells in the tumor microenvironment we furthermore produced spheroids in tumor conditioned medium and again analyzed the matrix proteins and α-SMA. Finally, we investigated the correlation of ECM analysis with the occurrence of tumor stem cells in our 3D tumor spheroids. With the help of a GFP-based reporter cell line for the stem cell marker NANOG, we detected tumor stem cells and observed them being co-localized with ECM proteins in microscopic images.

Angiopoetin-like 4 (ANGPTL-4) ist ein Adipokin, das in der extrazellulären Matrix lokalisiert ist und das neben seinen Aufgaben im Fettstoffwechsel auch die Zellmigration, Zellinvasion und die Angioneogenese reguliert. Da es zusätzlich auch den Knochenabbau fördert, wirkt es als Tumorpromotor speziell für Knochentumore. Aufgrund der gesteigerten Expression in Tumorgewebe ist es potenzielles Ziel für molekulare Bildgebung. Mittels Expressionsanalysen auf mRNA- und Proteinebene sollte ein besseres Verständnis der Regulation von ANGPTL-4 erreicht werden. Dexamethason und die 9-cis-Retinsäure beeinflussten die Expression von ANGPTL-4 in MDA Zellen im positiven Sinne, wohingegen der Adenylatcyclase Aktivator Forskolin die Expression supprimierte. In MCF-7 Zellen wurde ANGPTL-4 durch den Phorbolester PMA und durch den Epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) induziert. Eine Modulation von ANGPTL-4 könnte von klinischem Nutzen sein, speziell bei der Behandlung von Knochentumoren. Zusätzlich könnte die Trennschärfe von molekularen bildgebenden Verfahren gesteigert werden. / Angiopoietin-like 4 (ANGPTL-4) is an adipokine localized in the extracellular matrix that regulates cell migration, cell invasion, and angioneogenesis in addition to its roles in lipid metabolism. Since it further promotes bone resorption, it acts as a tumor promoter specifically for bone tumors. Due to its increased expression in tumor tissue, it is a potential target for molecular imaging. Expression analyses at the mRNA and protein levels were used to gain a better understanding of the regulation of ANGPTL-4. Dexamethasone and 9-cis-retinoic acid positively affected ANGPTL-4 expression in MDA cells, whereas the adenylate cyclase activator forskolin suppressed expression. In MCF-7 cells, ANGPTL-4 was induced by the phorbol ester PMA and by epidermal growth factor (EGF). Modulation of ANGPTL-4 could be of clinical benefit, especially in the treatment of bone tumors. In addition, the discriminatory power of molecular imaging techniques could be increased.

In der vorliegenden Arbeit wurden retrospektiv Daten von 321 Fällen eines fortgeschrit- tenen Mammakarzinoms ausgewertet. Beobachtungsdaten lagen bis einschließlich Juli 1998 vor. Ein Fokus dieser Arbeit lag auf der Trichotomie der HER2-Ausprägung und deren prognostischen Wert im Verlauf einer metastasierten Brustkrebserkrankung. In einer neueren Entwicklung wurde HER2-low als Nomenklatur einer Subgruppe etabliert für jene Mammakarzinome, die als IHC 1+ oder IHC 2+ gelten und ein negatives ISH- Ergebnis aufweisen. Neue Studien-Ergebnisse zeigten einen signifikanten klinischen Vorteil der Therapie mit HER2-basierten Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten für HER2-low Patientinnen (91). Der Anteil der HER2-low Mammakarzinome nahm im Laufe einer fortgeschrittenen Brustkrebserkrankung kontinuierlich zu und lag bei 39,3 % im Primärtumor, bei 47,7 % im ersten Rezidiv und bei 47,8 % in einer zweiten Fernmetastase. Parallel vergrößerte sich die HER2-positive Subgruppe, wobei sich die HER2-negative Kohorte folglich ver- kleinerte. Es konnte entsprechend der aktuellen Literatur (117,156) eine Assoziation (p < 0.001) des HER2-low Subtypen und HR-positiven Mammakarzinomen gezeigt werden. HER2-low nahm in HR-positiven/Her2-negativen Mammakarzinomen im Laufe der Me- tastasierung zu (56,7 % - 64,1 % - 75,6 %). Der Anteil der HER2-low-Expression im Triple-negativen Subtypen initial bei 14,6 % und vergrößerte sich konstant (48,2 % - 50 %). Ein Verlust der HER2-Ausprägung im Krankheitsverlauf korrelierte statistisch signi- fikant mit einem besseren OS (Hazards Ratio 0,533, 95%-KI[0,316, 0,898], p = .018). Die Gruppe mit einer HER2-Konversion zu einer schwächeren Ausprägung wies im di- rekten Vergleich zur Gruppe mit einer Her2-Konversion zu einer stärkeren Ausprägung ein 21,0 Monate längeres Überleben auf (p = 0.177). Die Entwicklung eines HER2-posi- tiven Primärtumor zu einer HER2-low Metastase (Hazards Ratio 0,385, 95%-KI[0,17, 0.874], p = .023), eine Veränderung von einem HER2-0 Primärtumor zu einer HER2-low Metastase (Hazards Ratio 0,124, 95%-KI[0,023, 0,655], p = .014) sowie die ausblei- bende Veränderung eines HER2-low Primärtumor zu einer Fernmetastase (Hazards Ra- tio 0,169, 95%-KI[0,035, 0,813], p = .027) wurden in dieser Analyse als weitere protektive Faktoren nachgewiesen. Kein klinisch-pathologischer oder therapeutischer Faktor konnte als signifikanter Einflussfaktor auf eine Konversion im HER2-Rezeptor identifi- ziert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen keine klare Aussage darüber treffen, ob die Anpassung der tumorspezifischen Therapie nach einer Rezeptorkonversion das OS verbessert. / In the present study, data from 321 cases of advanced breast carcinoma were retrospectively analyzed. Observational data were available up to July 1998. A focal point of this study was the trichotomy of HER2 expression and its prognostic value in the course of metastatic breast cancer. In a recent development, HER2-low was established as nomenclature for a subgroup of breast carcinomas defined as IHC 1+ or IHC 2+ with a negative ISH result. New study findings indicated a significant clinical advantage of therapy using HER2-based antibody-drug conjugates for HER2-low patients (91). The proportion of HER2-low breast carcinomas steadily increased during advanced breast cancer, reaching 39.3% in the primary tumor, 47.7% in the first recurrence, and 47.8% in a second distant metastasis. Concurrently, the HER2-positive subgroup expanded, leading to a reduction in the HER2-negative cohort. Consistent with current literature (117,156), an association (p < 0.001) between the HER2-low subtype and HR-positive breast carcinomas was demonstrated. HER2-low prevalence increased during metastasis in HR-positive/HER2-negative breast carcinomas (56.7% - 64.1% - 75.6%). The proportion of HER2-low expression in the triple-negative subtype initially stood at 14.6% and steadily increased (48.2% - 50%). A loss of HER2 expression during the course of the disease significantly correlated with improved overall survival (Hazard Ratio 0.533, 95% CI [0.316, 0.898], p = .018). The group with a conversion to a weaker HER2 expression had a 21.0 months longer survival compared to the group with a conversion to a stronger expression (p = 0.177). The transition from a HER2-positive primary tumor to a HER2-low metastasis (Hazard Ratio 0.385, 95% CI [0.17, 0.874], p = .023), a change from a HER2-0 primary tumor to a HER2-low metastasis (Hazard Ratio 0.124, 95% CI [0.023, 0.655], p = .014), and the absence of transition from a HER2-low primary tumor to a distant metastasis (Hazard Ratio 0.169, 95% CI [0.035, 0.813], p = .027) were identified as additional protective factors in this analysis. No clinical-pathological or therapeutic factor was identified as a significant influencing factor on a receptor conversion in HER2. The results of this study do not provide a clear statement on whether adapting tumor-specific therapy after a receptor conversion improves overall survival.