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.

Der Coxsackie- und Adenovirus Rezeptor (CAR) ist als Bestandteil von Tight Junctions (TJ) an interzellulären Adhäsionsprozessen beteiligt und scheint eine wichtige Rolle in der Karzinogenese zu spielen. Diese ist jedoch insbesondere bei Entstehung von Darmkrebs weitgehend unklar. Ziel der Arbeit war es daher, die funktionelle Bedeutung, mögliche Interaktionspartner sowie die Expressionsregulation von CAR im kolorektalen Karzinom zu analysieren. In den Zelllinien CaCo2, Colo205, DLD1, HCT116, HT29, SW480 und T84 konnte die Expression von CAR (mRNA und Protein) nachgewiesen werden. Nach stabiler CAR-Überexpression durch Transfektion von CARcDNA in DLD1, HCT116 und SW480 wurde das Zellwachstum gehemmt und eine Abnahme von Migration und Invasion induziert. Eine stabile CAR-Inhibition nach Transfektion von CARsiRNA führte in diesen Zelllinien zum Anstieg der Proliferation sowie zu verstärkter Migrations- und Invasionsaktivität, die in DLD1 mit morphologischen Änderungen einhergingen. Eine Genexpressionsanalyse der Zelllinie DLD1 mit CAR-Inhibition identifizierte α-Catenin als das am stärksten regulierte Gen. Obwohl keine direkte Interaktion beider Proteine detektiert werden konnte, führte eine stabile Re-Expression von α-Catenin in DLD1 mit stabiler CAR-Inhibition zu einer deutlichen Reduktion von Proliferation, Migration und Invasion sowie zu einem Rückgang der zellmorphologischen Änderungen. Um den Einfluss von Differenzierung auf die Regulation der CAR-Expression zu untersuchen, erfolgte eine Behandlung aller Zelllinien mit Natriumbutyrat. Dies führte in fünf der sieben Zelllinien zu einer Aktivierung des CAR-Promotors sowie zu einer gesteigerten Expression und Immunoreaktivität von CAR an der Zelloberfläche. Die Zelllinie CaCo2 zeigte nach spontaner Differenzierung durch 21-tägiges Wachstum post Konfluenz ebenfalls eine verstärkte CAR-mRNA-Expression sowie eine erhöhte CAR-Präsenz an der Zelloberfläche. Die gewonnenen Daten konnten die funktionelle Bedeutung von CAR für die Kolonkarzinogenese sowie den Einfluss von α-Catenin auf diese Funktion deutlich machen. Es wurde gezeigt, dass die Expressionsregulation sowie die subzelluläre Verteilung von CAR durch den zellulären Differenzierungsstatus beeinflusst werden kann. / The Coxsackie and Adenovirus Receptor (CAR) is a transmembrane compound of the tight junctions in polarized epithelial cells mediating cellular adhesion. CAR was suggested to play a functional role in the development of epithelial malignomas but detailed knowledge is still lacking, especially for the colorectal carcinoma. Therefore, the functional impact and regulation of CAR expression in human colorectal carcinoma cell models were investigated. CAR protein and mRNA was detectable in the cell lines CaCo2, Colo205, DLD1, HCT116, HT29, SW480 and T84. Stable CAR over expression by transfection of CARcDNA in DLD1, HCT116 and SW480 led to reduced proliferation in vitro and in vivo. Also reduced migration and invasion were observed. Stable CAR inhibition by transfection of CARsiRNA in the same cell lines resulted in increased migration and invasion. In DLD1 morphological changes were found after CAR inhibition. Differential gene expression was detected in DLD1 cells with stable CAR inhibition revealing an 18-fold decrease in α-Catenin gene expression. Loss of α-Catenin was obtained on protein level, too. Although no direct interaction between CAR and α-Catenin could be proven ectopic re-expression of α-Catenin in DLD1 with CAR inhibition reversed the determined functional and morphological effects of a CAR knock down. Then, the impact of differentiation on regulation of CAR expression was investigated. Sodium butyrate treatment induced differentiation in all cell lines (determined by alkaline phosphatase activity), which was paralleled by an increase of CAR immunoreactivity at the plasma membrane in all cell lines but CaCo2. However, CAR protein and mRNA expression, as well as CAR gene promoter activity increased in 5 cell lines only, whereas in SW480 and CaCo2 a down regulation was observed. Spontaneous differentiation of CaCo2 after a growth period of 21 days post confluence resulted in up regulation of CAR mRNA expression as well as increased CAR presence at the plasma membrane. The data suggest that CAR plays a crucial role in the carcinogenesis of colorectal carcinoma which could be influenced by α-Catenin interaction. Differentiation determines the regulation of CAR expression and the subcellular distribution of CAR in colon cancer cells.

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Objectives: To compare 64-slice contrast-enhanced computed tomography (CT) with 3-Tesla magnetic resonance imaging (MRI) using Gd-EOB-DTPA for the diagnosis of hepatocellular carcinoma (HCC) and evaluate the utility of diffusion-weighted imaging (DWI) in this setting. Methods: 3-phase-liver-CT was performed in fifty patients (42 male, 8 female) with suspected or proven HCC. The patients were subjected to a 3-Tesla-MRI-examination with Gd-EOB-DTPA and diffusion weighted imaging (DWI) at b-values of 0, 50 and 400 s/mm2. The apparent diffusion coefficient (ADC)-value was determined for each lesion detected in DWI. The histopathological report after resection or biopsy of a lesion served as the gold standard, and a surrogate of follow-up or complementary imaging techniques in combination with clinical and paraclinical parameters was used in unresected lesions. Diagnostic accuracy, sensitivity, specificity, and positive and negative predictive values were evaluated for each technique. Results: MRI detected slightly more lesions that were considered suspicious for HCC per patient compared to CT (2.7 versus 2.3, respectively). ADC-measurements in HCC showed notably heterogeneous values with a median of 1.2±0.5×10−3 mm2/s (range from 0.07±0.1 to 3.0±0.1×10−3 mm2/s). MRI showed similar diagnostic accuracy, sensitivity, and positive and negative predictive values compared to CT (AUC 0.837, sensitivity 92%, PPV 80% and NPV 90% for MRI vs. AUC 0.798, sensitivity 85%, PPV 79% and NPV 82% for CT; not significant). Specificity was 75% for both techniques. Conclusions: Our study did not show a statistically significant difference in detection in detection of HCC between MRI and CT. Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI tended to detect more lesions per patient compared to contrast-enhanced CT; therefore, we would recommend this modality as the first-choice imaging method for the detection of HCC and therapeutic decisions. However, contrast-enhanced CT was not inferior in our study, so that it can be a useful image modality for follow-up examinations.

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Ideally, tumors that might cause morbidity and mortality should be treated, preferably early, with proven, convincing, and effective therapy to prevent tumor progression or recurrence, while maintaining a favorable risk-benefit profile for the individual patient. For patients with colorectal cancer (CRC), this diagnostic, prognostic, and therapeutic precision is currently impossible. Despite significant improvements in diagnostic procedures, a sizable number of patients with CRC have liver metastases either at presentation or will subsequently develop it. And in many parts of the world, most cancer-related deaths are still due to metastases that are resistant to conventional therapy. Metastases to the liver occur in more than 50% of patients with CRC and represent the major determinant of outcome following curative treatment of the primary tumor. Liver resection offers the best chance of cure for metastases confined to the liver. However, due to a paucity of randomized controlled trials, its timing is controversial and a hotly debated topic. This article reviews some of the main controversies surrounding the surgical management of colorectal cancer liver metastases (CRLM).

Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) is a key regulator of several metabolic and signaling pathways that are relevant in cancer cell survival. Cancer cells have an increased energy demand associated with an increased NAD turnover. Nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT), a key enzyme of the NAD salvage pathway, plays a crucial role in maintaining the intracellular NAD levels and in regulating the activity of NAD-dependent enzymes, such as sirtuins (SIRTs). The inhibition of NAMPT activity and the use of phytochemicals, such as resveratrol, represent novel therapeutic approaches in cancer therapy. Based on these facts, this thesis aimed to investigate (1) the chemotherapeutic potential and molecular mechanisms of FK866, a specific NAMPT inhibitor, and resveratrol on hepatocarcinoma cells and to find out whether there are differences compared to primary human hepatocytes; (2) to address the impact of NAMPT inhibition on the energy metabolism in cancer cells; and (3) to investigate the roles of NAMPT and SIRT1 in resveratrol´s mode of action and chemotherapeutic effects. This work demonstrates that FK866 and resveratrol possess potent chemotherapeutic effects in hepatocarcinoma cells which were absent in human hepatocytes. Hepatocarcinoma cells display a dysregulation in the AMP-activated kinase (AMPK)/mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling as well as in the NAMPT-mediated NAD salvage pathway compared to human hepatocytes. FK866-induced NAMPT inhibition induces ATP depletion associated with AMPK activation and mTOR inhibition whereas resveratrol induces caspase3-mediated apoptosis that is not dependent on NAMPT and SIRT1 function. NAMPT and SIRT1 are differentially regulated by resveratrol in hepatocarcinoma cells and human hepatocytes. This work also reveals that resveratrol activates p53-induced cell cycle arrest in hepatocarcinoma cells which is partly mediated by SIRT1 inhibition. In summary, this thesis provides new insight into the role of the NAMPT-mediated NAD salvage pathway in energy metabolism and characterized FK866 and resveratrol as promising potential chemotherapeutic agents for treatment of hepatocellular carcinoma.

Die Entwicklung moderner minimal-invasiver Diagnose- und Behandlungsverfahren auf dem Gebiet der kolorektalen Adenome und Karzinome ermöglicht eine effektive Überwachung von Risikopersonen, andererseits erfolgt durch die endoskopische Abtragung oder transanale bzw. TEM-technische Resektion von Adenomen bereits eine erhebliche Karzinomprävention. Die Einführung der laparoskopischen Technik bei der Resektion kolorektaler Tumoren könnte nach Evaluierung der bisherigen Ergebnisse zu einer weiteren Verringerung der Hospitalisierung und operationsassoziierten Morbidität der Patienten bei gleicher Prognose führen. Kennzeichnend für familiäre Formen des kolorektalen Karzinoms ist das hohe Risiko für die Entwicklung kolorektaler Tumoren, jedoch auch für weitere extrakolonische Neoplasien. Dies trifft für das hereditäre Nicht-Polyposis-assoziierte kolorektale Karzinom (HNPCC), die familiäre Polyposis (FAP) und die selteneren Formen wie Peutz-Jeghers-Syndrom und juvenile Polyposis zu. Die Anwendung der molekularen Diagnostik in diesen Familien ermöglicht durch die Identifizierung von Mutationsträgern und Nichtmutationsträgern einerseits die gezielte Eingliederung von Hochrisikopersonen (Mutationsträgern) in spezielle, auf das jeweilige Syndrom zugeschnittene Überwachungs- und Vorsorgeprogramme und erspart andererseits Personen mit durchschnittlichem Risiko (Nichtmutationsträgern) unnötige und teilweise invasive Diagnostik. Bezüglich des chirurgischen Vorgehens bei Patienten mit einer Form des hereditären kolorektalen Karzinoms gibt es bereits etablierte Verfahren, wie die Durchführung einer restaurativen Proktokolektomie bei der FAP, bei anderen Formen, wie bei HNPCC, sind diese noch in der Diskussion. Wesentliche Fortschritte bei der Prävention kolorektaler Tumoren sind in den nächsten Jahren möglicherweise auf dem Gebiet der Chemoprävention zu erwarten. / Development of modern, minimally invasive methods for diagnosis and treatment in the field of colorectal tumours enables an effective surveillance for persons at high risk as well as a distinct cancer prevention by endoscopic, transanal or TEM removal of colorectal adenomas. Introduction of laparoscopic techniques in the resection of colorectal tumours could entail, after evaluation of preliminary results, a decreased duration of hospitalisation and procedure-associated morbidity in patients with the same prognosis. The very high risk for development of colorectal tumours as well as for some extracolonic neoplasia is typical for familial colorectal cancer syndromes. This concerns hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC) syndrome, familial polyposis coli, and the infrequent forms like Peutz-Jeghers syndrome and juvenile polyposis. Molecular diagnostics has the power to identify carriers and noncarriers of a mutated gene in these families and therefore may permit clear-cut decisions regarding inclusion in special surveillance programmes, which is recommended for all persons at risk from affected families. Concerning the surgical approach in patients with hereditary colorectal cancer, well-accepted routine procedures like restorative proctocolectomy in familiar polyposis patients have already been established; in other forms like HNPCC the best surgical modality is still under discussion. Remarkable progress in the prevention of colorectal tumours could be expected from chemoprevention trials in the next years. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.