Molekulare Mechanismen der pharmakologischen Resistenz kolorektaler Karzinomzelllinien gegen das Chemotherapieregime FOLFIRI

Peschel, Christiane (2023): Molekulare Mechanismen der pharmakologischen Resistenz kolorektaler Karzinomzelllinien gegen das Chemotherapieregime FOLFIRI. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Metastasierung und Therapieresistenz stellen die wesentlichen Hindernisse bei der kurativen Behandlung des Kolorektalkarzinoms (KRK) dar und sind Hauptursache für die krebsbedingte Sterblichkeit. Bei etwa einem Viertel der KRK-Patient*innen liegen bei Erstdiagnose Fernmetastasen vor, bei ca. der Hälfte der Erkrankten treten im Verlauf Fernmetastasen auf (Kumbrink et al., 2021; Van Cutsem & Oliveira, 2009; Vatandoust et al., 2015). Fluoropyrimidin-basierte Chemotherapieregime sind das Grundgerüst der systemischen KRK-Therapie, welche durch weitere klassische Zytostatika sowie Antikörper-basierte Wirkstoffe erweitert werden kann. Das Kombinationsschema bestehend aus 5-Fluoruracil, Irinotecan und Leucovorin – syn. FOLFIRI – wird bei metastasiertem KRK (mKRK) als Erst- oder Zweitlinientherapie eingesetzt (Leitlinienprogramm Onkologie (Deutsche Krebsgesellschaft, 2019). Trotz der Wirksamkeit dieser Kombinationsbehandlung, durch die die Überlebensrate deutlich verbessert werden konnte, führen intrinsische und erworbene Resistenzmechanismen zur Progression der Krankheit (Jensen et al., 2015; Lyskjær et al., 2019). Um molekularen Mechanismen und Biomarker der FOLFIRI-Resistenz auf Transkriptomebene zu identifizieren, wurden aus den KRK -Zelllinien Colo205, HT29 und SW480 drei FOLFIRI-resistente Subzelllinien durch kontinuierliche Behandlung mit steigenden FOLFIRI-Konzentrationen hergestellt. Als biologische Effekte der FOLFIRI-Resistenz konnten Änderungen in der Genexpression, morphologische Veränderungen sowie Anpassung des Zellzyklus und Zelltod-Resistenz beobachtet werden. Zur Identifikation von resistenz-assoziierten Expressionssignaturen oder potentiell prognostischen Biomarkern wurde eine RNA-Sequenzierung der parentalen sowie der resistenten Zelllinien durchgeführt. Insgesamt 284 differentiell exprimierte Gene (DEGs) wurden nach der bioinformatischen Analyse der RNA-Sequenzierung von 24 Proben ermittelt (Colo205: 222 Gene, HT29: 47 Gene, SW480: 30 Gene). Anschließend wurden diese DEGs miteinander abgeglichen und 12 DEGs identifiziert, die in zwei oder allen drei Zelllinien konsistent dysreguliert waren. Mittels Kaplan-Meier (KM-) Überlebenszeitanalyse des Kolon-Adenokarzinom-Datensatz (COAD) des Krebsgenomatlas (The Cancer Genome Atlas, TCGA, PanCancer Atlas Datenset ) wurden hieraus drei prognostisch relevante Gene (TACSTD2, PERP und CAV2) identifiziert, die sich signifikant mit kürzerem Überleben bei KRK assoziiert zeigten. Diese Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen einer klinischen Studie (GSE62322) abgeglichen. In dieser Studie wurden von 21 Chemotherapie-naiven KRK-Patient*innen Tumorproben entnommen, worauf eine postoperative Chemotherapie mit FOLFIRI folgte. Um eine Gensignatur zu identifizieren, die das Ansprechen auf FOLFIRI vorhersagen soll, wurden im nächsten Schritt die Expressionsdaten der auf FOLFIRI ansprechenden Patient*innen mit denen der nicht auf FOLFIRI ansprechenden Patient*innen verglichen. Im Abgleich mit diesen Expressionsdaten konnten die drei Gene TACSTD2, PERP und CAV2 nicht als signifikant dysreguliert bzw. als Teil der Gensignatur nachgewiesen werden. Jedoch konnten die Gene SERPINE2 und TNC aus der Liste aller 284 DEGs in den klinischen Tumorproben ebenfalls als signifikant differentiell exprimiert nachgewiesen werden und mittels KM-Überlebenszeitanalyse als prognostisch relevant eingestuft werden. Diese drei bzw. fünf identifizierten Gene können nun Grundlage für weitere experimentelle Schritte sein, um neue diagnostische und prognostische Biomarker für die klinische Praxis zu etablieren.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: FOLFIRI, metastasiertes Kolorektalkarzinom, Resistenz, Gensignatur, RNA-Sequenzierung
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 9. März 2023
• 1. Bericht­erstatter:in: Kumbrink, Jörg