Much interest has recently accumulated of the role of adult stem cells in both normal tissue homeostasis and carcinogenesis. Whereas normal and cancerous mammary epithelial stem cells have been identified and isolated from bulk primary tissue, little remains known about their regulation in vivo. Here we describe the molecular profile of mammary epithelial stem cells cultured in vitro and that of their tumourigenic counterparts, breast cancer stem cells. Our studies of gene transcription reveal potential mechanisms that may cooperate in the regulation of normal and cancer stem cells in vitro, and may also reflect their in vivo behaviour. These data bear consequences for the design of novel breast cancer therapeutics, as cancer stem cells are thought to resist conventional treatments and persist thereafter, causing disease relapse and seeding metastases. To address this issue we have devised a functional genomics approach to screen for novel biomarkers and therapeutic targets of breast cancer modeled in vitro; this culture system is centered on bona fide stem cells and may therefore offer improved relevance to human disease when compared with breast cancer cell lines. / Thesis / Master of Science (MS)

Background: The limited within-breed genetic heterogeneity and an enrichment of disease-predisposing alleles have made the dog a very suitable model for the identification of genes associated with risk for specific diseases. Canine mammary cancer is an example of such a disease. However, the underlying inherited risk factors for canine mammary tumours (CMTs) are still largely unknown. In this study, 52 single nucleotide polymorphisms (SNPs) in ten human cancer-associated genes were genotyped in two different datasets in order to identify genes/alleles associated with the development of CMTs. The first dataset consisted of English Springer Spaniel (ESS) CMT cases and controls. ESS is a dog breed known to be at increased risk of developing CMTs. In the second dataset, dogs from breeds known to have a high frequency of CMTs were compared to dogs from breeds with a lower occurrence of these tumours. Results: We found significant associations to CMT for SNPs and haplotypes in the estrogen receptor 1 (ESR1) gene in the ESS material (best P-Bonf = 0.021). A large number of SNPs, among them several SNPs in ESR1, showed significantly different allele frequencies between the high and low risk breed groups (best P-Bonf = 8.8E-32, best P-BPerm = 0.076). Conclusions: The identification of CMT-associated SNPs in ESR1 in two independent datasets suggests that this gene might be involved in CMT development. These findings also support that CMT may serve as a good model for human breast cancer research.

In der vorliegenden prospektiven Studie wurde der postoperative Krankheitsverlauf von 93 Hündinnen mit Mammatumoren untersucht. Ziel der Studie war es, eine präoperative Einschätzung der Dignität der Tumoren und der Prognose für die Hündin anhand der Relaxin-Plasmakonzentration zu gewinnen. In einer humanmedizinischen Studie konnte gezeigt werden, dass an Brustkrebs erkrankte Frauen mit einer hohen Relaxin-Plasmakonzentration häufiger an einem malignen Tumor erkrankt sind, der Tumor häufiger bereits metastasiert hatte und die Frauen früher starben. Der Kastrationsstatus (p = 0,132), eine hormonelle Läufigkeitsunterdrückung (p = 0,960), vorausgegangene Graviditäten (p = 0,780) und das Auftreten von Pseudograviditäten (p = 0,138) bei den an Mammatumoren erkrankten Hündinnen hatten keinen Einfluss auf die präoperativ bestimmte Relaxin-Plasmakonzentration. An Mammatumoren erkrankte Hündinnen und gesunde Kontrolltiere hatten keine unterschiedlichen Relaxin-Plasmakonzentrationen (p = 0,813). Die Relaxin-Plasma-konzentrationen von Hündinnen mit einer Herzerkrankung aus der Patientengruppe waren identisch mit denen der herzgesunden Hündinnen aus der Kontrollgruppe (p = 0,328). Innerhalb der Patientengruppe war es hinsichtlich der gemessenen Relaxin-Plasmakonzentration unerheblich, ob die Hündinnen einerseits an einem solitären oder an multiplen Mammatumoren erkrankt waren (p = 0,470), oder ob andererseits bei ihnen einseitig oder beidseitig Mammatumoren feststellbar waren (p = 0,371). Weder die Tumorgröße (p = 0,518) noch eine Ulzeration (p = 0,746) wirkten sich auf die Relaxin-Plasmakonzentration aus. Das Vorliegen von Nahmetastasen (p = 0,131) oder eines malignen Mammatumors (p = 0,240) führte zu keiner erhöhten Relaxin-Plasmakonzentration. Entsprechend war auch das Stadium der Erkrankung ohne Einfluss auf das gemessene Relaxin (p = 0,829). Im Rahmen der Verlaufsuntersuchung gab es keinen Unterschied zwischen den präoperativ und den sechs Monate postoperativ bestimmten Relaxin-Plasmakonzentrationen (p = 0,983). Weder eine Rezidivierung des Mammatumors (p = 0,084) noch eine Metastasierung des Tumors in die Lunge sechs Monate postoperativ (p = 0,200) waren anhand der präoperativ bestimmten Relaxin-Plasmakonzentrationen vorhersehbar. Auch lieferte Relaxin keinen Hinweis auf einen Tod infolge der Mammatumoren (p = 0,205). In dieser Arbeit konnte nach Auswertung der vorliegenden Daten kein Hinweis auf die Verwendbarkeit der Relaxin-Plasmakonzentration als prognostischer Marker für an Mammatumoren erkrankte Hündinnen gefunden werden. Es konnte, wie in vorherigen Studien, bestätigt werden, dass Hündinnen mit Tumoren kleiner 3 cm (p = 0,001) und Hündinnen im Stadium I der Erkrankung (p = 0,009, p = 0,022) eine signifikant niedrigere Wahrscheinlichkeit haben innerhalb des ersten Jahres postoperativ an den Folgen des Mammatumors zu versterben als Hündinnen mit größeren Tumoren oder in einem höheren Stadium der Erkrankung. Hündinnen, die an einem ulzerierenden Mammatumor erkrankt waren (p = 0,002) oder bei denen histopathologisch nachweisbare Metastasen in den regionären Lymphknoten vorlagen (p = 0,001), hatten eine signifikant niedrigere Wahrscheinlichkeit das erste postoperative Jahr zu überleben. Die Tiere, bei denen sechs Monate postoperativ Metastasen in der Lunge festgestellt werden konnten (p = 0,001) oder bei denen es zu einer Rezidivierung des Mammatumors kam (p = 0,001), hatten eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit innerhalb des ersten postoperativen Jahres zu versterben.

In der vorliegenden prospektiven Studie wurde der postoperative Krankheitsverlauf von 93 Hündinnen mit Mammatumoren untersucht. Ziel der Studie war es, eine präoperative Einschätzung der Dignität der Tumoren und der Prognose für die Hündin anhand der Relaxin-Plasmakonzentration zu gewinnen. In einer humanmedizinischen Studie konnte gezeigt werden, dass an Brustkrebs erkrankte Frauen mit einer hohen Relaxin-Plasmakonzentration häufiger an einem malignen Tumor erkrankt sind, der Tumor häufiger bereits metastasiert hatte und die Frauen früher starben. Der Kastrationsstatus (p = 0,132), eine hormonelle Läufigkeitsunterdrückung (p = 0,960), vorausgegangene Graviditäten (p = 0,780) und das Auftreten von Pseudograviditäten (p = 0,138) bei den an Mammatumoren erkrankten Hündinnen hatten keinen Einfluss auf die präoperativ bestimmte Relaxin-Plasmakonzentration. An Mammatumoren erkrankte Hündinnen und gesunde Kontrolltiere hatten keine unterschiedlichen Relaxin-Plasmakonzentrationen (p = 0,813). Die Relaxin-Plasma-konzentrationen von Hündinnen mit einer Herzerkrankung aus der Patientengruppe waren identisch mit denen der herzgesunden Hündinnen aus der Kontrollgruppe (p = 0,328). Innerhalb der Patientengruppe war es hinsichtlich der gemessenen Relaxin-Plasmakonzentration unerheblich, ob die Hündinnen einerseits an einem solitären oder an multiplen Mammatumoren erkrankt waren (p = 0,470), oder ob andererseits bei ihnen einseitig oder beidseitig Mammatumoren feststellbar waren (p = 0,371). Weder die Tumorgröße (p = 0,518) noch eine Ulzeration (p = 0,746) wirkten sich auf die Relaxin-Plasmakonzentration aus. Das Vorliegen von Nahmetastasen (p = 0,131) oder eines malignen Mammatumors (p = 0,240) führte zu keiner erhöhten Relaxin-Plasmakonzentration. Entsprechend war auch das Stadium der Erkrankung ohne Einfluss auf das gemessene Relaxin (p = 0,829). Im Rahmen der Verlaufsuntersuchung gab es keinen Unterschied zwischen den präoperativ und den sechs Monate postoperativ bestimmten Relaxin-Plasmakonzentrationen (p = 0,983). Weder eine Rezidivierung des Mammatumors (p = 0,084) noch eine Metastasierung des Tumors in die Lunge sechs Monate postoperativ (p = 0,200) waren anhand der präoperativ bestimmten Relaxin-Plasmakonzentrationen vorhersehbar. Auch lieferte Relaxin keinen Hinweis auf einen Tod infolge der Mammatumoren (p = 0,205). In dieser Arbeit konnte nach Auswertung der vorliegenden Daten kein Hinweis auf die Verwendbarkeit der Relaxin-Plasmakonzentration als prognostischer Marker für an Mammatumoren erkrankte Hündinnen gefunden werden. Es konnte, wie in vorherigen Studien, bestätigt werden, dass Hündinnen mit Tumoren kleiner 3 cm (p = 0,001) und Hündinnen im Stadium I der Erkrankung (p = 0,009, p = 0,022) eine signifikant niedrigere Wahrscheinlichkeit haben innerhalb des ersten Jahres postoperativ an den Folgen des Mammatumors zu versterben als Hündinnen mit größeren Tumoren oder in einem höheren Stadium der Erkrankung. Hündinnen, die an einem ulzerierenden Mammatumor erkrankt waren (p = 0,002) oder bei denen histopathologisch nachweisbare Metastasen in den regionären Lymphknoten vorlagen (p = 0,001), hatten eine signifikant niedrigere Wahrscheinlichkeit das erste postoperative Jahr zu überleben. Die Tiere, bei denen sechs Monate postoperativ Metastasen in der Lunge festgestellt werden konnten (p = 0,001) oder bei denen es zu einer Rezidivierung des Mammatumors kam (p = 0,001), hatten eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit innerhalb des ersten postoperativen Jahres zu versterben.