Evaluation der Rezeptortyrosinkinase c-Met als therapeutische Zielstruktur zur Strahlensensitivierung und als prognostischer Biomarker bei Patienten mit Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen
Year: 2024
Type: dissertation
Abstract: Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinome gelten als bösartige Tumorerkrankungen mit hohen Rezidiv- und Sterberaten, insbesondere bei Patienten mit lokal fortgeschrittenen Stadien. Nachdem die Rezeptortyrosinkinase (RTK) c-Met Ende des 20. Jahrhunderts auch bei Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen als onkogene Schlüsselstruktur identifiziert wurde, ergaben verschiedene Studien, dass eine hyperaktive HGF/c-Met-Achse mit vermehrter Strahlenresistenz und schlechterer Prognose assoziiert ist. Während c-Met-gerichtete Wirkstoffe wie Tyrosinkinaseinhibitoren (TKI) für die Therapie von nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen bereits klinisch etabliert sind, wurde das therapeutische Potential für Patienten mit Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen bisher nicht validiert. Zudem belegten einige Studien das Potential von c-Met als prognostischen Biomarker. Die vorliegende Promotionsarbeit soll der weiteren Aufklärung zellintrinsischer Mechanismen strahlenresistenten Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinome dienen und evaluieren, ob sich c-Met dabei als therapeutische Zielstruktur und/ oder als prognostischer Biomarker eignet. Zu diesem Zweck wurden in der hier vorliegenden Arbeit sechs Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinom-Zelllinien anhand verschiedener in vitro-Modelle untersucht, wobei die durchflusszytometrische Separation der Zellpopulationen entsprechend der c-Met-Expression und die dreidimensionale Zellkultur grundlegende Methoden darstellten. Durch TKI wurde die c-Met-Aktivität und durch einen siRNA-vermittelten Knockdown die MET-Genexpression inhibiert, um eine Strahlensensitivierung der Zelllinien zu erreichen. Eine hohe zelluläre c-Met-Expression ging dabei mit gesteigerter Strahlenresistenz einher. Bei den resistenteren Zelllinien und c-Met-positiven Zellpopulationen ließen sich krebsstammzelltypische Eigenschaften und eine starke Ko-Expression mit dafür charakteristischen Markern wie CD98 oder ALDH nachweisen. Weiterhin induzierte die Hemmung der c-Met-Achse nicht bei allen getesteten Zelllinien einen strahlensensitivierenden Effekt. Die kompensatorische Aktivierung gemeinsamer Signalkaskaden durch andere RTK, vorwiegend EGFR, erwies sich dabei als zentraler Resistenzmechanismus. Darüber hinaus wurde die c-Met-Proteinexpression in Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen und den zugehörigen Lymphknotenmetastasen einer retrospektiven Patientenkohorte mit lokal fortgeschrittener Erkrankung untersucht, die eine postoperative Strahlentherapie erhalten hat. Für diese Kohorte ließ sich c-Met nicht als Marker mit prognostischer Aussagekraft bestätigen. Zusammenfassend bekräftigt die vorliegende Arbeit die c-Met-Achse als relevanten Modulator von Strahlenresistenz und als therapeutische Zielstruktur in Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen, während sich das prognostische Potential nicht bestätigen ließ. Ob die klinische Etablierung bei Patienten mit Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen gelingen wird, um Diagnostik und Therapie zu optimieren, bleibt abzuwarten.:ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS IV 1 HINTERGRUND 1 1.1 Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinome 1 1.1.1 Epidemiologie und Symptome 1 1.1.2 Ätiologie und Pathogenese 1 1.1.3 Diagnostik und Stadieneinteilung 3 1.1.4 Therapie 4 1.2 Biomarker bei Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen 7 1.3 Strahlentherapie von Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen 8 1.3.1 Grundlagen der klinischen Radioonkologie 8 1.3.1 Grundlagen der zellulären Strahlenbiologie 9 1.3.2 Strahlenresistenzmechanismen und Krebsstammzellen 11 1.4 Die Rezeptortyrosinkinase c-Met 14 1.4.1 Der Signalweg und die physiologische Rolle von c-Met 14 1.4.2 Die Pathophysiologie und klinische Relevanz von c-Met bei Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen 16 1.4.3 Die c-Met-Achse als therapeutischer Angriffspunkt 17 1.4.4 Vorarbeiten zu c-Met und der Strahlenresistenz in Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen 20 1.5 Zielsetzung und Hypothesen 22 2 MATERIAL UND METHODEN 23 2.1 Material 23 2.1.1 Geräte und Hilfsmittel 23 2.1.2 Verbrauchsmaterialien 25 2.1.3 Chemikalien, Reagenzien und Lösungen 26 2.1.4 Selbsthergestellte Puffer und Lösungen 28 2.1.5 Methoden-Kits 28 2.1.6 Tyrosinkinaseinhibitoren 29 2.1.7 Small interfering RNA 29 2.1.8 Antikörper 30 2.1.8.1 Primäre Antikörper 30 2.1.8.2 Sekundäre Antikörper 32 2.1.9 Humane Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinom-Zelllinien 32 2.1.10 Software 32 2.2 Methoden 34 2.2.1 Zellbiologische Methoden 34 2.2.1.1 Zellkultur 34 2.2.1.2 Bestrahlung der Zellen 35 2.2.1.3 Dreidimensionaler Koloniebildungsassay 35 2.2.1.4 Durchflusszytometrie 36 2.2.1.5 Sphärenbildungsassay 39 2.2.1.6 siRNA-vermittelte Herunterregulation des MET-Gentranskriptes 39 2.2.1.7 Anwendung von c-Met-Tyrosinkinaseinhibitoren - Zellviabilitätsassay 40 2.2.1.8 Western Blot-Analyse 40 2.2.1.9 γH2AX-Assay 43 2.2.1.10 Statistische Datenanalyse und graphische Darstellung 43 2.2.2 Klinischer Teil - Patientenkohorte und Methodik 44 2.2.2.1 Einschlusskriterien und Patientenkollektiv 44 2.2.2.2 Immunhistochemische Färbung von c-Met und Auswertung 45 2.2.2.3 Klinische Endpunkte und statistische Datenanalyse 49 3 ERGEBNISSE 50 3.1 Zellbiologischer Teil 50 3.1.1 Die c-Met-Expression und Strahlensensitivität der Zelllinien 50 3.1.2 Zelluläre Plastizität und krebsstammzelltypische Eigenschaften der Zelllinien 53 3.1.2.1 Die dynamische Regulation der c-Met-Expression 53 3.1.2.2 Die Selbsterneuerung der c-Met-positiven und -negativen Zellpopulationen 54 3.1.2.3 Ko-Expression von c-Met mit weiteren krebsstammzelltypischen Markern 55 3.1.3 Die gezielte Regulation der c-Met-Aktivität in Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinom-Zellen 57 3.1.3.1 Strahlensensitivierung durch Herunterregulation des MET-Gentranskriptes 57 3.1.3.2 Strahlensensitivierung durch c-Met-Tyrosinkinaseinhibitoren 58 3.1.3.3 Der Einfluss von c-Met-Tyrosinkinaseinhibitoren auf die intrazelluläre Signaltransduktion 62 3.1.4 Effekte der c-Met-Expression auf die DNA-Reparaturkapazität 63 3.2 Klinischer Teil – Die c-Met-Proteinexpression als prognostischer Biomarker bei Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen 65 4 DISKUSSION 70 4.1 Zellbiologischer Teil - c-Met und Strahlenresistenz bei Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinom-Zellen in vitro 70 4.1.1 Die c-Met-Expression der Zelllinien korreliert mit der Strahlensensitivität 70 4.1.2 c-Met ist mit krebsstammzelltypischen Eigenschaften assoziiert 73 4.1.3 Die gezielte Hemmung der c-Met-Aktivität beeinflusst die Strahlensensitivität 76 4.1.4 c-Met und die DNA-Reparatur-Kinetik 82 4.2 Klinischer Teil - Die c-Met-Proteinexpression als prognostischer Biomarker bei Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen 86 4.3 Fazit und Ausblick 90 5 ZUSAMMENFASSUNG 92 6 SUMMARY 93 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 94 TABELLENVERZEICHNIS 95 LITERATURVERZEICHNIS 96 DANKSAGUNG 131 ANHANG 132 Ergänzendes Material 132 Veröffentlichungen 133 Anlage 1 134 Anlage 2 136
Author: Lüttich, Lina
Language: German
Topic: Head and Neck Cancer Studies
Subfield: Otorhinolaryngology
Field: Medicine
Domain: Health Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7000518895