Das Harnblasenkarzinom ist eines der häufigsten urogenitalen Karzinome. In den letzten Jahren wurden zunehmend neue molekulare Marker entwickelt, um Karzinome nicht-invasiv detektieren zu können, darunter die chromosomale Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung. In der vorliegenden Studie sollte die Durchführbarkeit der Methode an bereits zytologisch aufbereiteten (gefärbten) Präparaten untersucht, bereits erhobene zytologische Untersuchungsergebnisse mit den FISH-Resultaten verglichen, zytologisch zweifelhafte Befunde geklärt und retrospektiv festgestellt werden, ob eine im Verlauf beobachtete Karzinomentwicklung (positives follow-up) zu einem früheren Zeitpunkt bei noch negativen zytologischen Resultaten durch die FISH-Methode nachweisbar gewesen wäre. In die vorliegende Studie gingen 79 zytologische Präparate ein, darunter HE- und Papanicolaou-gefärbte Präparate. Alle Präparate wurden nach mehreren Waschschritten in einer Proteaselösung inkubiert und danach mit der Sondenmischung des UroVysion™ Bladder Cancer Recurrence Kits inkubiert, die mit zentromerspezifischen Chromosomensonden und einer Lokus-spezifischen Sonde die Chromosomen 3, 7, 17 und den Lokus 9p21 fluoreszenzmarkiert. Anschließend erfolgte die Hybridisierung und das Gegenfärben. Bei der Befundung nach Vysis™-Kriterien musste das Präparat für eine positive (maligne) Befundung vier oder mehr der 25 Zellkerne mit einer Zunahme der Signale der Chromosomen 3, 7 oder 17 oder 12 oder mehr Zellkerne mit einem oder keinem Signal für 9p21 aufweisen. Nach den Kriterien der Basler Arbeitsgruppe galt ein Präparat mit 2 oder mehr Zellkernen mit Signalzunahme bei Chromosom 3, 7 und 17 oder bei Verlust eines oder beider 9p2-Signale als maligne. Im Hinblick auf die erbrachten Ergebnisse war FISH nach Vysis-Schema deutlich sensitiver als die Zytologie (79,2 % vs. 54,2 %). Die Auswertung nach Basel war gleich sensitiv, jedoch mit 76,4 % deutlich weniger spezifisch (Vysis-Verfahren 92,7 %, Zytologie 98,2 %). Zytologie und FISH waren bei höher-gradigen Karzinomen gleich sensitiv (je 100 %). Die Sensitivität nahm mit dem Grad der Zellaberrationen ab. 91 % betrug die Sensitivität der FISH bei G2-Karzinomen gegenüber 72,7 % der Zytologie. Daneben kann von einer prognostischen Aussagekraft aktuell falsch-positiver Vysis-Ergebnisse ausgegangen werden. Ungefärbte Präparate und HE-gefärbte Präparate zeigten sich unabhängig von der Gewinnungsmethode des Zellmaterials als uneingeschränkt zugänglich für eine FISH-Auswertung. Papanicolaou-gefärbte Routinepräparate waren in der Auswertung unbefriedigend mit falsch-negativen Resultaten. Die Klärung zytologisch zweifelhafter Befunde gelang auch mit FISH nur unbefriedigend. Beide Verfahren hatten im schwierig diagnostizierbaren Bereich der niedriggradigen Karzinome Sensitivitätseinbußen und kamen bei den G1-Karzinomen auf eine Sensitivität von je 60 %. Höhergradige Karzinome (G3) wurden von beiden Verfahren sicher detektiert. Retrospektiv konnte festgestellt werden, dass FISH in vielen Fällen eine im Verlauf beobachtete Karzinomentwicklung (positives follow-up) zum Zeitpunkt der negativen zytologischen Beurteilung hat nachweisen können. Zusammenfassend erwies sich FISH als ein Untersuchungsverfahren mit guter diagnostischer und prognostischer Aussagekraft.

Die photodynamische Therapie (PDT) ist eine minimalinvasive, zielgerichtete Therapie solider Tumore, die mit geringen Nebenwirkungen einhergeht. Unter dieser Behandlung zeigen sich ablative Effekte, Gefäßokklusionen und eine Immunstimulationen. Das Wirkprinzip besteht in der Photoaktivierung von nicht-toxischen, lichtreaktiven Photosensibilisatoren (PS), die durch Energieabgabe zur Bildung von Singulettsauerstoff führen, welcher reaktive Sauerstoffspezies bildet. Diese Produkte schädigen die Tumorzellen durch schnelle Inaktivierung lokal und lösen dadurch Apoptose- und Nekroseprozesse aus, wodurch Damage associated molecular patterns freigesetzt werden können. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Effekten der untersuchten PDT auf die Immunzellpopulationen im Harnblasenkarzinom. In der Therapie maligner Hanblasentumore ist kein Standardverfahren der PDT etabliert. Tetrahydroporphyrin-Tetratosylat (THPTS) als PS mit seinem Absorbtionsmaximum im nahen Infrarotbereich (760nm) ermöglicht eine Gewebepenetration von bis zu 15mm und damit die Therapie muskelinvasiver Tumore. Sicherheit und Effektivität durch eine signifikante Reduktion der Tumormasse sind an einem orthotopen Rattenharnblasenmodell, welches der vorliegenden Arbeit als Untersuchungsmaterial dient, nachgewiesen. Der Wirkpfeiler der Immunreaktion wurde im Vorfeld lichtmikroskopisch eruiert. Ziele der Arbeit Die vorgestellte Promotion soll eine Charakterisierung der primären lokalen adaptiven Immunreaktion durch die THPTS-PDT im Harnblasenkarzinom eines orthotopen Rattenmodells vornehmen. Methodik Die Harnblasengewebeschnitte stammen aus den Vorarbeiten der Forschungsgruppe. Als Versuchstiere wurden weibliche F344 Fischerratten verwendet, die einer Inzuchtlinie entstammen und sich als ein immunkompetentes orthotopes Harnblasenmodell eignen. Zur Bildung des Harnblasenkarzinoms wurden AY-27 Urothelkarzinomzellen verwendet. Zur Tumorinokulation wurden die Urothelkarzinomzellen transurethral in die Harnblase der Fischerratten instilliert. So bildeten sich innerhalb von zehn Tagen multifokale Harnblasenkarzinome unterschiedlicher Invasionstiefe. Am zehnten Tag erfolgte die THPTS-PDT. Die lokal behandelte Gruppe (LAG) erhielt den Wirkstoff transurethral. Bei der systemisch behandelten Gruppe (SAG) wurde der Wirkstoff i.v. verabreicht. Die Kontrollgruppe (COG) erhielt Phosphat-gepufferte Saline transurethral. Daraufhin wurden die Gruppen mithilfe einer Glasfaser mit einem 760nm-Laser bestrahlt. Nach 14d wurden die Tiere getötet und die Harnblasen entnommen. Es konnten Schnitte von insgesamt n=26 Ratten untersucht werden: nicht-bestrahlte Kontrollgruppe (COG, n=9), lokale Applikation von THPTS (LAG, n=8), systemische Applikation von THPTS (n=4). Das Gewebe wurde immunhistochemisch für die Fluoreszenzmikrokopie nach einem standardisierten Protokoll gefärbt. Dazu erfolgte das Entparaffinieren und die Antigendemaskierung mittels basischen Puffers im Dampfgarer und Dimethylsulfoxid-Triton X-100-Tris-buffered-Saline. Es wurde mit bovinem Serumalbumin und Ziegen-Normalserum für 2h geblockt und mit den Primärantikörpern zur Doppelmarkierung über Nacht inkubiert. Die genutzten Primärantikörperkombinationen sind CD45/CD3, CD3/CD8, CD3/CD4 und CD19. Danach wurden fluoreszierende oder biotinylierte Sekundärantikörper genutzt, wobei letztere wiederum mit fluoreszierendem Streptavidin gekoppelt wurden. Schließlich erfolgte die Kernmarkierung mittels Diamino-Phenylindol (DAPI). Zu jeder Färbung wurde eine Negativkontrolle angefertigt. Die Antikörper wurden in Gewebe mit erhöhter Expression der Zielepitope etabliert und daraufhin auf das Rattenharnblasengewebe übertragen sowie für die Doppelimmunfluoreszenz kombiniert. Die Bildaufnahmen erfolgten mithilfe des konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops mit einem Plan- Apochromat 40x/0.95 Luft-Objektiv. Jede Aufnahme besteht aus vier Kanälen entsprechend der genutzten Laser: 405nm für die Kerne, 488nm für die Mausantikörper, 561nm für die Kaninchenantikörper und eine Durchlichtaufnahme zur Strukturdarstellung. Jeweils neun Bilder bilden eine quadratische Feldaufnahme mit Ausnahme der Lymphzellcluster, bei denen sich die zusammengefügten Bilder nach der Größe richten. Pro Bereich wurden abhängig von der Ausdehnung maximal fünf Feldaufnahmen angerfertigt. Die Bereiche sind Tumorzentrum, Tumorrand, tumorfreier Bereich und Lymphzellcluster. Letztere sind als Lymphzellansammlungen im Harnblasengewebe unabhängig vom Tumor definiert. Zu analysierende Bereiche (ROI, regions of interest) wurden manuell definiert und mithilfe der Software Fiji (ImageJ2) und einem eigens programmierten Macro die Fläche und die positiv markierten Zellen ermittelt. Die statistische Analyse erfolgte mittels der Software Graph Pad Prism 9.3.1 mit einem Signifikanzniveau von p<0,05%. Ergebnisse Der Datensatz besteht aus insgesamt 1732 Feldaufnahmen, die sich wiederum aus über 14500 High- Powerfield-Bildern zusammensetzen und analysiert wurden. Für die Färbungen ergeben sich pro Tumorareal aufgeschlüsselt auf die Harnblasenbereiche folgende Anzahl an Mittelwerten zur statistischen Analyse: Tumorzentrum COG 24, LAG 15-17, SAG 9-10; Tumorrand COG 23-24, LAG 16-17, SAG 9-10; Tumorfreier Bereich COG 18-19, LAG 12-14, SAG 8; Lymphzellcluster COG 10-15, LAG 16-21, SAG 3-5 Folgende Immunfluoreszenzmarkierungen konnten etabliert werden: CD45-Antikörper zur Darstellung der gesamten Leukozytenpopulation, CD3-Antikörper für die T-Zellen, CD8-Antikörper für den Subtyp der zytotoxischen T-Zellen (CTL), der CD4-Antikörper für den Subtyp der T-Helferzellen (TH) und der CD19-Antikörper für die B-Zellen. Kreuzreaktionen bzw. Hintergrundfluoreszenz traten vor allem im Tumorstroma und dem Endothel bei CD45-, CD19- und CD4-Antikörper auf. Das Signal-Rausch- Verhältnis war jedoch in den meisten Fällen aufgrund der intensiveren Markierung der Lymphozyten- Zellmembranen für die quantitative Analyse ausreichend. Lediglich die Markierung der T-Helferzellen mit dem CD4-Antikörper bereitete durch stärkere Kreuzreaktivitäten Probleme. In der quantitativen Analyse zeigen sich folgende signifikante Ergebnisse: - Reduzierte T-Zelldichte (CD3) der SAG gegenüber der COG im tumorfreien Bereich - Erhöhte T-Zelldichte (CD45/CD3) der SAG gegenüber der LAG im Tumorrand - Reduzierte cytotoxische T-Zelldichte (CD3/CD8) der SAG gegenüber der COG im tumorfreien Bereich - Reduzierte T-Helferzellen (CD3/CD4) der LAG gegenüber der COG im Tumorrand Zieht man die nicht signifikanten Tendenzen der einzelnen Gruppen mit in Betracht, besteht eine verstärkte Immunzelldichte im Tumorzentrum der LAG, wohingegen eine Abnahme dieser im Tumorrand auffällt. Die SAG weist punktuell Reduktionen in der Peripherie, nämlich den tumorfreien Bereichen und Lymphzellclustern auf. Veränderungen im gesamten Tumorbereich, zusammengefasst aus -center und -rand, sind in keiner Immunzellmarkierung vorhanden. Diskussion Die Auswahl der Antikörper erfolgte gemäß aktueller Literatur. Die Spezifität der Immunzellmarkierungen wurde durch die Verwendung von Doppelmarkierungen erhöht. Die Auswahl der untersuchten Bereiche (Tumorzentrum, Tumorrand, tumorfreie Region und Lymphzellcluster) ergeben ein Gesamtbild der Aktivierung des Immunsystems in der Harnblase und erreichen durch die Zahl von insgesamt 1272 Feldaufnahmen des Tumorbereichs eine hohe Repräsentativität. In der Literatur wird die zentrale Stellung der Immunreaktion durch verschiedene PDTs für die Metastasen- und Rezidivkontrolle beschrieben. Dieser Effekt konnte anhand der vorliegenden Ergebnisse nicht untersucht werden. Bei Betrachtung des gesamten Tumorbereichs zeigen sich in keiner Immunzellmarkierung signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen, was eine zusätzliche primäre Tumorkontrolle unwahrscheinlich werden lässt. Hinweise auf Einflüsse auf die Ausbildung einer differenzierten Anti-Tumor-Immunität lassen sich in einer Reduktion der Immunzelldichte im Tumorrand der LAG bei T- und T-Helferzellen und ebenfalls eine Verringerung bei T- und T-Killerzellen in der Peripherie der SAG sehen. Diese Ergebnisse könnten auf eine Migration bei der LAG ins Tumorzentrum und bei der SAG zum Tumorrand verweisen, die sich auch in der tendenziell erhöhten Immunzelldichte des Tumorzentrums der LAG widerspiegelt. Systemische Anti-Tumor-Effekte bleiben so weiterhin vorstellbar. In der vorliegenden Arbeit wurde das Hauptaugenmerk auf die Erfassung der Dichte von Immunzellen in den relevanten Bereichen gelegt. Eine Analyse der Aktivität z.B. der CTL erfolgte nicht. Der Einfluss von Immunzellen auf die Prognose des Harnblasenkarzinoms wird kontrovers diskutiert und ist nicht eindeutig einzuordnen. Kombinationstherapien mit ionisierender Strahlung, Checkpointinhibitoren oder Low-Dose Cyclophosphamid könnten verbesserte Resultate in zukünftigen Arbeiten ermöglichen. Weiterhin sollte ein Augenmerk auf den Zeitrahmen zur Detektion von immunogenen Effekten gelegt werden, vor allem, um akute (48 Stunden) und langfristige (bis zu 90 Tagen) zu detektieren. Subtypenanalyse von T-Helfer- und zytotoxischen T-Zellen sollten erfolgen, um die Anti-Tumor- Immunität differenzierter beurteilen zu können.:1 Abkürzungsverzeichnis 2 Einleitung 2.1 Urothelkarzinom 2.1.1 Epidemiologie und Ätiologie des Urothelkarzinoms 2.1.2 Aktuelle Therapieoptionen des muskelinvasiven Harnblasenkarzinoms 2.2 Anti-Tumor-Immunität 2.2.1 Ausgewählte Prozesse des Immunsystems zum Verständnis der Anti-Tumor-Immunität 2.2.2 Tumormicroenvironment 2.2.3 Übersicht über die Hauptformen des Zelltods und immunmodulatorische Effekte 2.2.4 Damage associated molecular patterns 2.2.5 Tumorantigene 2.3 Photodynamische Therapie 2.3.1Wirkprinzip 2.3.2 Photosensibilisatoren 2.3.3 Einfluss der PDT auf das Immunsystem 2.3.4 Die PDT des Harnblasenkarzinoms 2.3.5 Tetrahydroporphyrin-Tetratosylat: Ein neuer Photosensibilisator zur Therapie des MIBC 3 Ziele der Arbeit 4 Material und Methoden 4.1 Materialien 4.1.1 Asservierte Harnblasengewebeschnitte 4.1.2 Liste der Reagenzien, Verbrauchsmaterialien, Software und Geräte 4.2 Methoden 4.2.1 Vorarbeiten der Forschungsgruppe 4.2.2 Färbeprotokoll Immunfluoreszenz 4.2.3 Etablierung der Antikörper 4.2.4 Aufnahmetechnik 4.2.5 Datenerhebung 4.2.6 Statistik 5 Ergebnisse 5.1 Versuchstiere 5.2 Charakterisierung desDatensatzes 5.3 Qualitative Auswertung 5.4 Quantitative Auswertung 5.4.1 Vergleich der Immunzelldichte in Abhängigkeit von der Behandlung 5.4.1.1 CD45 5.4.1.2 CD3 5.4.1.3 CD8 5.4.1.4 CD4 5.4.1.5 CD19 5.4.1.6 CD45/CD3 5.4.1.7 CD3/CD8 5.4.1.8 CD3/CD4 5.4.1.9 Deskriptive und analytische Daten der Statistik 5.4.1.10 Zusammenfassung des Vergleichs der Immunzelldichten 6 Diskussion 6.1 Methodendiskussion 6.1.1 Auswahl der Antikörper 6.1.2 Beurteilung der CD3-Antikörper 6.1.3 ROI-Auswahl und Beurteilung des Datensatzes 6.2 Ergebnisdiskussion 6.2.1 Beurteilung der Immunreaktion der THPTS-PDT im Kontext anderer PDTs 6.3 Beurteilung der Immunreaktionen beim Harnblasenkarzinom 6.4 Aussichtsreiche Kombinationstherapien 6.5 Umgang mit Schwierigkeiten 7 Schlussbemerkung 8 Zusammenfassung 9 Darstellungsverzeichnis 9.1 Abbildungen 9.2 Tabellen 10 Literaturverzeichnis 11 Anlagen 11.1 Färbeprotokolle 11.1.1 Immunfluoreszenz Doppelmarkierung CD45/CD3 11.1.2 Immunfluoreszenz Doppelmarkierung CD3/CD4 11.1.3 Immunfluoreszenz Doppelmarkierung CD3/CD8 11.1.4 Immunfluoreszenz Einfachmarkierung CD19 11.1.5 Lichtmikroskopie Standardprotokoll in der Etablierungsphase 12 Selbstständigkeitserklärung 13 Lebenslauf 14 Publikationen 15 Danksagung

No description available.

Als viert häufigste Karzinomerkrankung bei Männern und zwölft häufigste bei Frauen in Deutschland ist das BCa weitverbreitet in der Gesellschaft. Dies macht die Erforschung der komplexen, molekularen Mechanismen und die Entwicklung individualisierter Therapiestrategien notwendig. Neben externen Umwelteinflüssen wie der Konsum von Tabak, die Exposition von Chemikalien und chronische Entzündungen spielen auch genetische und molekulare Aberrationen eine relevante Rolle in der Tumorinitiation. Zu den molekularen Aberrationen gehört unter anderem die Dysregulation der miRNA-vermittelten RNA-Interferenz. Interessant für diese Arbeit waren die beiden Moleküle NRP2 und VEGFC, welchen in diversen Tumorentitäten eine onkogene Wirkung zugeschrieben wurde und welche bei vermehrter Expression die Tumorentstehung, -progression und Metastasierung über die Tumor-assoziierte Lymphangiogenese fördern. Um die Rolle von NRP2 und VEGFC im BCa näher zu untersuchen, wurden die Expressionen und die Korrelationen dieser und potentiell interagierender miRNAs in BCa- Geweben mittels in silico-Verfahren und in BCa-Zelllinien mittels qPCR-Analysen näher untersucht. Zur weiteren Analyse wurden anschließend auch die Expressionen und Korrelationen alternativer Targetgene und Hostgene sowie gemeinsame Signalwege von vier ausgewählten miRNAs evaluiert. In den in silico- und qPCR-Analysen zeigten sich NRP2 und VEGFC in den BCa-Geweben und -Zelllinien verglichen zu den gesunden Urothelgeweben und Zelllinien niedriger exprimiert. Diese Ergebnisse stehen im Widerspruch zu der Annahme, dass eine verstärkte Expression beider Targetgene mit der Tumorinitiation einhergeht. Jedoch zeigten sich NRP2 und VEGFC verstärkt exprimiert in allen CDDP-resistenten BCa-Zelllinien. Dies spricht dafür, dass beide Targetgene zur Resistenzbildung beitragen. Auch in den Auswertungen der BC- BET-Datenbank war die erhöhte Expression von NRP2 und VEGFC mit aggressiveren Tumoreigenschaften und einer schlechteren Prognose assoziiert. Diese Assoziation unterstützt die Annahme, dass die zunehmende Expression beider Targetgene mit einer Tumorprogression, Metastasierung und der Rezidivbildung in Verbindung steht. In einem weiteren Schritt wurde nach NRP2/VEGFC-regulierenden miRNAs geschaut. Dabei ergaben sich nach in silico- und Literaturrecherche 33 Kandidaten, wovon nach näherer Betrachtung die vier miRNAs miR-27a, -128, -195 und -338-5p zur weiteren Analyse ausgewählt wurden. Für die ausgewählten miRNAs wurden anschließend die Expressionen in BCa-Geweben mittels TCGA-Datenbank und die zellulären Grundexpressionen mittels qPCR-Analyse bestimmt. Hierbei zeigten sich miR-27a und -128 in den BCa-Geweben signifikant erhöht. MiR-195 hingegen war signifikant erniedrigt. Auch miR-338-5p war erniedrigt, jedoch nicht signifikant. Die Auswertungen der zellulären Grundexpressionen zeigte für miR-128 und miR-195 den Trend zu einer verstärkten Expression in den BCa- Zelllinien. Für miR-27a und miR-338-5p zeigte sich keine relevante Expressionsdifferenz. Um eine Aussage über die Signifikanz der Expressionsdifferenzen zu treffen, ist die Analyse einer größeren Anzahl von BCa- und gesunden Zelllinien notwendig. Die genauere Betrachtung der miRNA-Targetgen-Korrelationen sollte Auskunft über mögliche miRNA-mRNA-Interaktionen geben. Eine negative miRNA-Targetgen-Korrelation spricht für eine Inhibierung der Targetgene durch die miRNA. Eine positive Korrelation spricht für eine miRNA-induzierte Verstäkung der Targetgenexpression. Signifikant negative Korrelationen zeigten sich in den BCa-Geweben für miR-27a/NRP2, miR-128/NRP2 und miR-128/VEGFC. Ebenfalls konnten diese negativen Korrelationen in den CDDP-sensitiven und CDDP-resistenten BCa-Zelllinien für miR-27a/NRP2, miR-128/NRP2 und miR- 128/VEGFC verzeichnet werden. Das inverse Verhältnis in den CDDP-resistenten Zelllinien unterstreicht, dass die reduzierte Expression von miR-27a und miR-128 in einer Hochregulierung von NRP2 und VEGFC resultieren könnte, welche die Tumorprogression und Resistenzentwicklung fördern könnte. Gegensätzlich dazu waren die miR-195/VEGFC- und miR-195/NRP2-Korrelationen in den CDDP-resistenten BCa-Zelllinien positiv. In den BCa-Geweben der TCGA-Datenbank waren sie signifikant bzw. per Trend positiv. Dieses Expressionsmuster spricht dafür, dass miR-195 die Expression der beiden Targetgene induzieren könnte. Während sich miR-338-5p in den BCa-Geweben schwach herabreguliert zeigte, ergab die qPCR-Analyse keine relevante Expressionsdifferenz in den malignen und nicht-malignen Zelllinien. Jedoch war die Zelllinie mit der stärksten Expression, gegensätzlich zu den anderen drei miRNAs, eine gesunde Zelllinie. Auch war miR-338-5p, mit Ausnahme von 5637CDDP, in den beiden anderen CDDP-resistenten Zelllinien herabreguliert. Aufgrund der schwachen und nicht signifikanten Korrelationen von miR-338-5p mit den beiden Targetgenen NRP2 und VEGFC konnte keine klare Schlussfolgerung bezüglich der Rolle von miR-338-5p in der Tumorinitiation und –progression gezogen werden. Weiterhin wurde auch das Verhältnis der intragen liegenden miRNAs zu ihren Hostgenen genauer betrachtet. Dabei waren für miR-128/ARPP21 und miR-338-5p/AATK die Korrelationen jeweils signifikant positiv. Auch zeigten sich ARPP21 und AATK in den BCa- Geweben der TCGA-Datenbank signifikant stärker exprimiert. Das spricht dafür, dass eine Koexpression von miRNA und Hostgen vorliegt. Die Recherche nach weiteren alternativen Targetgenen ergab eine Liste von acht Kandidaten, wovon vier (CPD, EDEM3, EYA4, RELN) eine signifikante Expressionsdifferenz zwischen BCa- und gesunden Urothelgewebe aufwiesen. Diese vier alternativen Targetgene zeigten sich zudem in der Literaturrecherche vielfach in die Karzinogenese und Resistenzbildung diverser Tumorentitäten involviert. Die Korrelationen mit den miRNAs zeigten sich für miR-128/CPD, miR-27a/EDEM3, miR-27a/EYA4, miR-128/EYA4, miR- 27a/RELN, miR-128/RELN und miR-195/RELN signifikant. CPD und EDEM3 zeigten sich in den BCa-Geweben der TCGA-Datenbank höher exprimiert, ebenso wie miR-128 und miR- 27a. Die Ergebnisse der Literaturrecherche und die positiven Korrelationen sprechen dafür, dass miR-128 und miR-27a die Expression von CDP bzw. EDEM3 induzieren und die Tumorinitiation und Tumorprogression fördern könnten. Gegensätzlich dazu stehen die negativen Korrelationen von miR-27a und miR-128 mit NRP2 und VEGFC. Auch die Korrelationen mit EYA4 und RELN zeigten sich jeweils negativ. EYA4 konnte vielfach als Tumorsuppressor identifiziert werden, unter anderem im BCa. Es spricht dafür, dass miR- 27a und miR-128 hier eine onkogene Rolle einnehmen könnten. RELN hingegen wurde in der Literatur vielfach als Onkogen identifiziert. Die negative Korrelation mit miR-27a und miR-128 lässt daher annehmen, dass die beiden miRNAs auch tumorsuppressiv wirken. MiR-195 zeigte jeweils eine positive Korrelation mit NRP2, VEGFC und RELN. Unter der Annahme, dass NRP2, VEGFC und RELN, wie vielfach in der Literatur beschrieben, onkogen agieren, sprechen die positiven Korrelationen dafür, dass miR-195 eine Tumor- fördernde Rolle einnimmt. Die erniedrigte Expression der drei Targetgene und miR-195 in den BCa-Geweben der TCGA-Datenbank widersprechen jedoch dieser Annahme. Abschließend wurden gemeinsame Signalwege der vier ausgewählten miRNAs herausgefiltert. Hierbei ergab sich eine Liste von 77 Signalwegen, welche vielfach in diverse Tumorsignalwege involviert sind, unter anderem in den Signalweg der Karzinogenese des BCa. Insgesamt scheinen miRNAs und ihre Zielgene an den komplexen Mechanismen der BCa- Karzinogenese und -Chemoresistenz beteiligt zu sein, wobei sie sowohl onkogene als auch tumorsuppressive Funktionen ausüben können.

Das Harnblasenkarzinom (BCa) ist die zweithäufigste bösartige urologische Tumorerkrankung sowie die siebthäufigste tumorbedingte Todesursache bei Männern. Zur Senkung des erheblichen Rezidiv- und Progressionsrisikos oberflächlicher BCa kommen lokale Immun- oder Chemotherapeutika zum Einsatz, die jedoch starke Nebenwirkungen verursachen können bzw. ungenügende langfristige Effekte bewirken. Eine neuartige Therapieoption besteht in der gezielten Expressionshemmung von Genen, die den Tumorzellen einen Wachstumsvorteil vermitteln. Hierfür eignen sich besonders synthetische Nukleinsäuren wie Antisense-Oligodesoxynukleotide (AS-ODN) und small interfering RNAs (siRNAs). In der vorliegenden Arbeit wurde die Expressionshemmung des potenziellen Targetgens hTERT (humane Telomerase Reverse Transkriptase) mit AS-ODN und siRNAs in BCa-Zellen untersucht. Die Tumorspezifität der hTERT-mRNA-Expression konnte zunächst an tumor- und tumorfreien Gewebeproben von BCa-Patienten gezeigt werden. Die verwendeten AS-ODN reduzierten die hTERT-mRNA-Expression auf bis zu 40%, womit eine Verringerung der Telomeraseaktivität einherging. Die AS-ODN-Behandlung bewirkte des Weiteren eine konzentrationsabhängige Viabilitätsreduktion verschiedener BCa-Zelllinien sowie eine verminderte Zellkoloniebildungsrate. Diese antiproliferativen Effekte waren auf eine Apoptoseinduktion zurückzuführen. Durch eine Vorbehandlung von vier BCa-Zelllinien mit hTERT-AS-ODN konnten die zytotoxischen Effekte der für das BCa relevanten Chemotherapeutika Cisplatin, Mitomycin C und Gemcitabin signifikant verstärkt werden. Nach Untersuchung der AS-ODN-Wirkung in vitro erfolgte die Etablierung eines subkutanen Xenotransplantantmodells der Nacktmaus. Die Eignung einer intraperitonealen Applikation wurde mit fluoreszenzmarkierten AS-ODN belegt. In weiteren Zellkulturexperimenten kamen hTERT-siRNAs, als alternative Methode der Geninhibition, zum Einsatz. Die Reduktion der hTERT-mRNA-Expression auf 50% war mit der durch AS-ODN bewirkten Inhibition vergleichbar. Im Gegensatz zur AS-ODN-Behandlung induzierten siRNAs keine unmittelbare Apoptose. Eine Kombination der siRNAs mit Cisplatin und Mitomycin C bewirkte jedoch eine Verdopplung der Apoptoserate. Um die molekularen Mechanismen der Wirkung der nukleinsäurebasierten hTERT-Inhibitoren und den Einfluss targetunabhängiger Effekte zu untersuchen, wurden transkriptomweite Expressionsanalysen mittels Oligonukleotid-Microarrays durchgeführt. Hierbei zeigte sich, dass die AS-ODN-Behandlung vorwiegend zu einer gesteigerten Expression von Genen führte, die mit einer zellulären Stressantwort assoziiert sind (u.a. ATF3, EGR1, GADD45). Diese Expressionsmuster stimmten in hohem Maße mit denen überein, die durch Transfektion mit AS-ODN gegen andere Targets erhalten wurden. Diese Ergebnisse deuten auf eine, zumindest teilweise, durch off-Targeteffekte ausgelöste Wachstumshemmung hin. Die siRNA-Behandlungen gegen unterschiedliche Targets zeigten relativ geringe Übereinstimmungen in den Expressionsmustern und somit eine höhere Spezifität. Außerdem wurde erstmalig gezeigt, dass eine hTERT-Inhibition mit siRNAs zur trankriptionellen Hemmung der Onkogene EGFR und FOSL1 führt. Diese Daten sowie die Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen deuten auf einen wechselseitigen Zusammenhang zwischen hTERT und EGFR in der Regulation der EGFR-stimulierten Proliferation von BCa-Zellen hin. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass hTERT als tumorspezifisch exprimierter und funktionell relevanter Faktor ein hervorragendes Target für eine nukleinsäurebasierte BCa-Therapieoption darstellt. Im Vergleich zu AS-ODN wirken siRNAs grundsätzlich targetspezifischer. Die therapeutische Wertigkeit der lokal applizierten Inhibitoren, insbesondere in Kombination mit herkömmlichen Chemotherapeutika, sollte in nachfolgenden Experimenten im Rahmen eines orthotopen BCa-Xenotransplantatmodells untersucht werden.

Das Harnblasenkarzinom (BCa) stellt in Deutschland die vierthäufigste Tumorneuerkrankung und die zehnthäufigste krebsbedingte Todesursache bei Männern dar. Nichtmuskelinvasive BCa werden organerhaltend aus der Blasenwand entfernt und zur Rezidiv- und Progressionsprophylaxe mittels intravesikaler Chemo- oder Immuntherapien behandelt. Trotz dieser adjuvanten Therapien, die mit starken Nebenwirkungen verbunden sein können, ist nur eine bedingte Minimierung des Rezidivrisikos möglich. Besonders im fortgeschrittenen Stadium weisen Harnblasenkarzinome eine schlechte Prognose auf. Obwohl das BCa eine chemosensitive Erkrankung darstellt, wird das Ansprechen auf lokale oder systemische Chemotherapien häufig durch auftretende Resistenzmechanismen limitiert. Daher stehen sowohl die Verbesserung konventioneller Chemotherapien als auch die Suche nach neuartigen Behandlungsstrategien im Fokus der experimentellen BCa-Forschung. Die Apoptose, eine Form des programmierten Zelltodes, ist ein essenzieller, streng regulierter biologischer Prozess, welcher der Aufrechterhaltung der Gewebshomöostase und der gezielten, entzündungsfreien Eliminierung geschädigter Zellen dient. Fehlregulationen in den Apoptosesignalwegen stellen ein zentrales Ereignis in der Tumorgenese dar und tragen außerdem zur Entstehung von Chemo- und Radiotherapieresistenzen bei. Eine wichtige Rolle in der Apoptoseregulation spielen die Mitglieder der BCL2- und der Inhibitor of Apoptosis Protein (IAP)-Familien, deren wichtigste antiapoptotische Vertreter BCL2, BCL-XL, XIAP und Survivin häufig in Tumoren, einschließlich des BCa, überexprimiert sind. Unter Verwendung von small interfering RNAs (siRNAs), synthetischen Nukleinsäurekonstrukten zur selektiven Geninhibition, wurde im Rahmen der Arbeit in vitro und in vivo untersucht, ob die Hemmung der Apoptoseinhibitoren BCL2, BCL-XL, XIAP und Survivin – allein und in Kombination mit Chemotherapie – eine Therapieoption zur Behandlung des BCa darstellen könnte. Da zur Tumorentstehung und -progression eine Vielzahl von genetischen Veränderungen beitragen, erscheint der Angriff eines einzelnen Zielgens unzureichend für eine effektive Tumortherapie. Aufgrund dessen wurde untersucht, ob durch simultane Reduktion der ausgewählten Apoptoseinhibitoren in BCa-Zellen stärkere wachstumsinhibitorische Effekte erzielt werden können. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass insbesondere die siRNA-vermittelte Hemmung von BCL-XL und Survivin in den BCa-Zelllinien EJ28 und J82 antiproliferative Effekte hervorruft und diese Tumorzellen gegenüber einer nachgeschalteten Chemotherapie mit Mitomycin C oder Cisplatin sensitiviert. Hingegen bewirkte sowohl die transiente als auch die stabile RNAi-induzierte Hemmung von BCL2 und XIAP in den untersuchten BCa-Monolayerzellkulturen, möglicherweise infolge kontinuierlicher Versorgung der Tumorzellen mit Sauerstoff und Nährstoffen, keine Reduktion des Tumorwachstums. Eine gegenüber den Einzelbehandlungen deutliche Verstärkung der antitumoralen und insbesondere der chemosensitivierenden Effekte in den BCa-Zelllinien wurde durch simultane Hemmung von BCL-XL und Survivin erzielt. Beispielsweise stieg der Anteil apoptotischer Zellen von 64 % nach Survivin-siRNA+Cisplatin-Behandlung auf 94 % nach gleichzeitiger BCL-XL+Survivin-Inhibition in Kombination mit Cisplatin. Folglich stellt die simultane Inhibition von BCL-XL und Survivin in Kombination mit Chemotherapeutika eine äußert viel versprechende BCa-Therapieoption dar. Tierexperimentelle Studien belegen die wachstumsinhibitorische Wirkung der Survivin-Reduktion und der kombinierten BCL-XL-siRNA+Chemotherapie-Behandlung, so wurde das Tumorendvolumen im Vergleich zur Kontrollbehandlung um 43 % bzw. um 48 % reduziert.

Das Harnblasenkarzinom (BCa) stellt in Deutschland die vierthäufigste Tumorneuerkrankung und die zehnthäufigste krebsbedingte Todesursache bei Männern dar. Nichtmuskelinvasive BCa werden organerhaltend aus der Blasenwand entfernt und zur Rezidiv- und Progressionsprophylaxe mittels intravesikaler Chemo- oder Immuntherapien behandelt. Trotz dieser adjuvanten Therapien, die mit starken Nebenwirkungen verbunden sein können, ist nur eine bedingte Minimierung des Rezidivrisikos möglich. Besonders im fortgeschrittenen Stadium weisen Harnblasenkarzinome eine schlechte Prognose auf. Obwohl das BCa eine chemosensitive Erkrankung darstellt, wird das Ansprechen auf lokale oder systemische Chemotherapien häufig durch auftretende Resistenzmechanismen limitiert. Daher stehen sowohl die Verbesserung konventioneller Chemotherapien als auch die Suche nach neuartigen Behandlungsstrategien im Fokus der experimentellen BCa-Forschung. Die Apoptose, eine Form des programmierten Zelltodes, ist ein essenzieller, streng regulierter biologischer Prozess, welcher der Aufrechterhaltung der Gewebshomöostase und der gezielten, entzündungsfreien Eliminierung geschädigter Zellen dient. Fehlregulationen in den Apoptosesignalwegen stellen ein zentrales Ereignis in der Tumorgenese dar und tragen außerdem zur Entstehung von Chemo- und Radiotherapieresistenzen bei. Eine wichtige Rolle in der Apoptoseregulation spielen die Mitglieder der BCL2- und der Inhibitor of Apoptosis Protein (IAP)-Familien, deren wichtigste antiapoptotische Vertreter BCL2, BCL-XL, XIAP und Survivin häufig in Tumoren, einschließlich des BCa, überexprimiert sind. Unter Verwendung von small interfering RNAs (siRNAs), synthetischen Nukleinsäurekonstrukten zur selektiven Geninhibition, wurde im Rahmen der Arbeit in vitro und in vivo untersucht, ob die Hemmung der Apoptoseinhibitoren BCL2, BCL-XL, XIAP und Survivin – allein und in Kombination mit Chemotherapie – eine Therapieoption zur Behandlung des BCa darstellen könnte. Da zur Tumorentstehung und -progression eine Vielzahl von genetischen Veränderungen beitragen, erscheint der Angriff eines einzelnen Zielgens unzureichend für eine effektive Tumortherapie. Aufgrund dessen wurde untersucht, ob durch simultane Reduktion der ausgewählten Apoptoseinhibitoren in BCa-Zellen stärkere wachstumsinhibitorische Effekte erzielt werden können. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass insbesondere die siRNA-vermittelte Hemmung von BCL-XL und Survivin in den BCa-Zelllinien EJ28 und J82 antiproliferative Effekte hervorruft und diese Tumorzellen gegenüber einer nachgeschalteten Chemotherapie mit Mitomycin C oder Cisplatin sensitiviert. Hingegen bewirkte sowohl die transiente als auch die stabile RNAi-induzierte Hemmung von BCL2 und XIAP in den untersuchten BCa-Monolayerzellkulturen, möglicherweise infolge kontinuierlicher Versorgung der Tumorzellen mit Sauerstoff und Nährstoffen, keine Reduktion des Tumorwachstums. Eine gegenüber den Einzelbehandlungen deutliche Verstärkung der antitumoralen und insbesondere der chemosensitivierenden Effekte in den BCa-Zelllinien wurde durch simultane Hemmung von BCL-XL und Survivin erzielt. Beispielsweise stieg der Anteil apoptotischer Zellen von 64 % nach Survivin-siRNA+Cisplatin-Behandlung auf 94 % nach gleichzeitiger BCL-XL+Survivin-Inhibition in Kombination mit Cisplatin. Folglich stellt die simultane Inhibition von BCL-XL und Survivin in Kombination mit Chemotherapeutika eine äußert viel versprechende BCa-Therapieoption dar. Tierexperimentelle Studien belegen die wachstumsinhibitorische Wirkung der Survivin-Reduktion und der kombinierten BCL-XL-siRNA+Chemotherapie-Behandlung, so wurde das Tumorendvolumen im Vergleich zur Kontrollbehandlung um 43 % bzw. um 48 % reduziert.

Das Harnblasenkarzinom (BCa) ist die zweithäufigste bösartige urologische Tumorerkrankung sowie die siebthäufigste tumorbedingte Todesursache bei Männern. Zur Senkung des erheblichen Rezidiv- und Progressionsrisikos oberflächlicher BCa kommen lokale Immun- oder Chemotherapeutika zum Einsatz, die jedoch starke Nebenwirkungen verursachen können bzw. ungenügende langfristige Effekte bewirken. Eine neuartige Therapieoption besteht in der gezielten Expressionshemmung von Genen, die den Tumorzellen einen Wachstumsvorteil vermitteln. Hierfür eignen sich besonders synthetische Nukleinsäuren wie Antisense-Oligodesoxynukleotide (AS-ODN) und small interfering RNAs (siRNAs). In der vorliegenden Arbeit wurde die Expressionshemmung des potenziellen Targetgens hTERT (humane Telomerase Reverse Transkriptase) mit AS-ODN und siRNAs in BCa-Zellen untersucht. Die Tumorspezifität der hTERT-mRNA-Expression konnte zunächst an tumor- und tumorfreien Gewebeproben von BCa-Patienten gezeigt werden. Die verwendeten AS-ODN reduzierten die hTERT-mRNA-Expression auf bis zu 40%, womit eine Verringerung der Telomeraseaktivität einherging. Die AS-ODN-Behandlung bewirkte des Weiteren eine konzentrationsabhängige Viabilitätsreduktion verschiedener BCa-Zelllinien sowie eine verminderte Zellkoloniebildungsrate. Diese antiproliferativen Effekte waren auf eine Apoptoseinduktion zurückzuführen. Durch eine Vorbehandlung von vier BCa-Zelllinien mit hTERT-AS-ODN konnten die zytotoxischen Effekte der für das BCa relevanten Chemotherapeutika Cisplatin, Mitomycin C und Gemcitabin signifikant verstärkt werden. Nach Untersuchung der AS-ODN-Wirkung in vitro erfolgte die Etablierung eines subkutanen Xenotransplantantmodells der Nacktmaus. Die Eignung einer intraperitonealen Applikation wurde mit fluoreszenzmarkierten AS-ODN belegt. In weiteren Zellkulturexperimenten kamen hTERT-siRNAs, als alternative Methode der Geninhibition, zum Einsatz. Die Reduktion der hTERT-mRNA-Expression auf 50% war mit der durch AS-ODN bewirkten Inhibition vergleichbar. Im Gegensatz zur AS-ODN-Behandlung induzierten siRNAs keine unmittelbare Apoptose. Eine Kombination der siRNAs mit Cisplatin und Mitomycin C bewirkte jedoch eine Verdopplung der Apoptoserate. Um die molekularen Mechanismen der Wirkung der nukleinsäurebasierten hTERT-Inhibitoren und den Einfluss targetunabhängiger Effekte zu untersuchen, wurden transkriptomweite Expressionsanalysen mittels Oligonukleotid-Microarrays durchgeführt. Hierbei zeigte sich, dass die AS-ODN-Behandlung vorwiegend zu einer gesteigerten Expression von Genen führte, die mit einer zellulären Stressantwort assoziiert sind (u.a. ATF3, EGR1, GADD45). Diese Expressionsmuster stimmten in hohem Maße mit denen überein, die durch Transfektion mit AS-ODN gegen andere Targets erhalten wurden. Diese Ergebnisse deuten auf eine, zumindest teilweise, durch off-Targeteffekte ausgelöste Wachstumshemmung hin. Die siRNA-Behandlungen gegen unterschiedliche Targets zeigten relativ geringe Übereinstimmungen in den Expressionsmustern und somit eine höhere Spezifität. Außerdem wurde erstmalig gezeigt, dass eine hTERT-Inhibition mit siRNAs zur trankriptionellen Hemmung der Onkogene EGFR und FOSL1 führt. Diese Daten sowie die Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen deuten auf einen wechselseitigen Zusammenhang zwischen hTERT und EGFR in der Regulation der EGFR-stimulierten Proliferation von BCa-Zellen hin. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass hTERT als tumorspezifisch exprimierter und funktionell relevanter Faktor ein hervorragendes Target für eine nukleinsäurebasierte BCa-Therapieoption darstellt. Im Vergleich zu AS-ODN wirken siRNAs grundsätzlich targetspezifischer. Die therapeutische Wertigkeit der lokal applizierten Inhibitoren, insbesondere in Kombination mit herkömmlichen Chemotherapeutika, sollte in nachfolgenden Experimenten im Rahmen eines orthotopen BCa-Xenotransplantatmodells untersucht werden.