FAQ
© 2015 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-50966
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2011/5096/


Entdeckung, Charakterisierung und Modulation des Tumorstammzellsystems im WAP-T Mammakarzinom-Mausmodell

Discovery, characterization and modulation of the tumor stem cell system in the WAP-T mammary carcinoma mouse model

Wegwitz, Florian

pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (3.419 KB) 


SWD-Schlagwörter: Brustkrebs , Stammzelle , Zelltransplantation , Metastabilität , Metastase , Tumormarker
Freie Schlagwörter (Deutsch): WAP-T , CEACAM1 , Epitheliale mesenchymale Transition (EMT), Oberflächenmarker , Tumorzellsystem
Freie Schlagwörter (Englisch): WAP-T , CEACAM1 , epithelial mesenchymal transition , surface marker , tumor cell system
Basisklassifikation: 42.99
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Deppert, Wolfgang (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 28.01.2011
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 01.06.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Unter allen Krebsarten ist Brustkrebs (lat. Mammakarzinom) mit über 600.000 neuen Fällen pro Jahr die am häufigsten diagnostizierte Krebserkrankung bei Frauen in entwickelten Ländern. Trotz intensiver Erforschung der Biologie des Brustkrebs mit über 6000 Publikationen allein im Jahr 2010 liegt das Haupthindernis für bessere und individuellere Therapien immer noch darin, dass die biologischen Mechanismen der Tumorinitiierung und progression bis heute nur schlecht verstanden sind. Brustkrebs stellt sowohl auf klinischer als auch auf molekularer Ebene eine sehr heterogene Erkrankung dar und erschwert dadurch sowohl die Diagnose als auch die Behandlung. Verschiedene Modelle versuchen die Entstehung und Merkmale von Brustkrebserkrankungen zu erklären. Durch das Grundkonzept, dass adulte Stamm- bzw. Progenitorzellen des normalen Gewebes die Ursprungszelle der Läsion darstellen, bietet die Tumorstammzellentheorie ein sehr attraktives Modell.
In den vergangenen Jahren wurde das WAP-T Mammakarzinom-Mausmodell wegen seiner großen Ähnlichkeit mit korrespondierenden humanen Läsionen als ein geeignetes Modell zur Analyse früher und später Stadien der Brustkrebsentwicklung etabliert. Um die Mechanismen der Regulation von Tumorstammzellen zu erforschen, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit zwei Schwerpunkte gesetzt: (i) die Untersuchung der Relevanz der Tumorstammzelltheorie in WAP T Mammakarzinomen und (ii) die Beantwortung der Frage, die Differenzierung der potentieller Tumorstammzellen beeinflusst werden kann. Um den Vorteil von in vitro Untersuchungen zu nutzen, wurde die aus einem WAP-T Tumor etablierte, den Primärtumoren ähnelnde G-2 Zelllinie zusammen mit den endogenen Tumoren analysiert.
Der klassischen Tumorstammzelltheorie nach besitzen Tumore eine durch spezifische molekulare und/oder funktionelle Merkmale definierte kleine tumorigene Tumorstammzellpopulation, die nicht tumorigene differenzierte Tumorzellen als Nachkommen hervorbringen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass endogene WAP-T Mammakarzinome sowie G-2 Zellen viele für Tumorstammzellen beschriebenen Charakteristika, wie eine intrinsische Heterogenität bezüglich der Expression von Differenzierungsmarkern und tumorinitiierender Eigenschaften, aufweisen. Auf der Suche nach spezifischen Phänotypen für Tumorstammzellen wurden WAP-T Tumoren und G-2 Zellen auf die Expression verschiedener Zelloberflächenmarker (CD24, CD29, CD49f, CD61 und Sca1) und eines funktionellen Markers (die Aldh-Aktivität) analysiert. Dabei wurde beobachtet, dass G-2 Zellen mit Tumorstammzelleigenschafen metastabil sind und in vitro mindestens drei verschiedene und interkonvertible Differenzierungsstadien aufweisen. Als verantwortliche Mechanismen für die Übergänge zwischen den sogenannten „quasi-epithelial“, „intermediär“ und „quasi-mesenchymal“ Phänotypen wurden die epitheliale-mesenchymale Transition (EMT) und die mesenchymale epitheliale Transition (MET) identifiziert. Die Relevanz des Konzepts der Tumorzellmetastabilität konnte in vivo auf endogene WAP-T und transplantierte G 2 Tumore erweitert werden. Dementsprechend können Tumorstammzellen der WAP-T Tumore nicht als individuelle Entität mit gut charakterisiertem Phänotyp, sondern vielmehr als homöostatisches heterogenes „Tumorzellsystem“ definiert werden.
Diese Erkenntnisse haben weitreichende Konsequenzen für das Konzept einer Tumorstammzell-spezifischen Therapie und weisen darauf hin, dass ein gezielter Einfluss auf die Metastabilität von Tumorzellsystemen die Effizienz von Behandlungen steigern könnte.
Das carcinoembryonic antigen related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1) ist u. A. auf normalen differenzierten Epithelzellen und Endothelzellen der Brustdrüse exprimiert und wird während der Progression zahlreicher Karzinome herunterreguliert. Daher stellte im zweiten Teil der Arbeit CEACAM1 einen interessanten Kandidaten zur Modulation des metastabilen Zustandes von WAP-T Tumorzellen dar. In in vivo Analysen zeigten WAP-T Tumortiere mit ausgeschaltetem Ceacam1-Gen eine erhöhte Metastasierungsrate im Vergleich zu Ceacam1wt-Tumortieren. Weitere Untersuchungen ermöglichten das Aufdecken einer dualen Rolle von CEACAM1 während der Tumorprogression: (i) der Verlust von CEACAM1 auf Tumorzellen verursacht einen ausgeprägt aggressiveren EMT Phänotyp, während (ii) der Verlust von CEACAM1 in der Tumormikroumgebung eine Begünstigung der Tumorzelldisseminierung durch erhöhte Gefäßpermeabilität zur Folge hat. Es konnte somit gezeigt werden, dass CEACAM1 in die Regulation der Metastabilität von WAP-T Tumorzellen involviert ist.
Zusammenfassend betonen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, wie wichtig die genaue Charakterisierung von Tumorzellsystemen und deren Regulationsmechanismen für eine Verbesserung von Krebstherapien ist. Das WAP-T Mammakarzinom-Mausmodell bietet hierbei ein hervorragendes Werkzeug für weitere Studien über die Tumorzellmetastabilität und die Entwicklung neuer Therapiestrategien.
Kurzfassung auf Englisch: Among all types of cancer breast cancer (also termed mammary carcinoma) is the most common cancerous disease of women in developed countries with over 600.000 new cases per year. Over 6000 publications on breast cancer for the year 2010 only underscore the intense focus on breast cancer research. However, enhancement and individualization of therapies are still limited due to a poor understanding of the biological mechanisms underlying tumor initiation and progression. In addition, heterogeneity of breast cancer on the clinical as well as on the molecular level complicates diagnostics and therapy of this disease. Among the different models that attempt to explain initiation and properties of mammary carcinomas, the cancer stem cell (CSC) theory represents a very attractive concept, proposing that adult stem and progenitor cells of normal tissues constitute the cells of origin of the tumors.
In the past years, the WAP-T mammary carcinoma mouse model has been shown to exhibit high similarities to the corresponding human tumors. Thus this model constitutes an appropriate tool to study early and late stages of breast cancer development. To investigate the mechanisms of cancer stem cell regulation, the present study focused on two main questions: (i) is the cancer stem cell theory an appropriate model to describe WAP-T mammary carcinomas and (ii) if yes, is there a possibility to influence the differentiation state of potential cancer stem cells. To take advantage of in vitro analyses, the G-2 cell line that has been established from a WAP-T tumor and bear high resemblance to primary tumors, has been analyzed in parallel with endogenous WAP-T tumors.
According to the classical CSC theory, tumors contain a small population of tumorigenic cancer stem cells, which is characterized by a combination of specific molecular and/or functional markers. These rare CSCs give rise to all other differentiated and non-tumorigenic cancer cells of a tumor. In this study endogenous WAP T mammary carcinomas as well as G-2 cells displayed many CSC associated features, like tumor initiating properties or intrinsic heterogeneity regarding expression of differentiation markers. In an attempt to identify WAP-T cancer stem cell specific phenotypes, G-2 cells were analyzed using cell surface markers (CD24, CD29, CD49f, CD61 and Sca1) and a functional marker (Aldh-activity). Surprisingly, G-2 cells with CSC properties showed a metastable phenotype, which allowed them to adopt at least three different and interconvertible differentiation states. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) and mesenchymal epithelial transition (MET) were identified as mechanisms responsible for the interconvesion of so-called “quasi-epithelial”, “intermediate” and “quasi-mesenchymal” states. Hence, cancer stem cells in WAP-T tumors cannot be defined as an individual entity with a well defined phenotype, but rather as a homeostatic heterogeneous “cancer cell system”.
The presented concept of a cancer cell system has a high impact on the conception of potential CSC targeting therapies. Influencing the metastability of a tumor cell system for example could strongly increase the efficiency of specific therapies.
The carcinoembryonic antigen related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1) is expressed on differentiated epithelial cells and on endothelial cells of the normal mammary gland, and is downregulated during progression of many carcinomas. Therefore, CEACAM1 represents an interesting candidate to modulate the metastablity of WAP-T cancer cells. In the present study, WAP-T mice with a Ceacam1 knockout displayed a strongly increased metastasis rate compared to the Ceacam1wt animals. Further analyses allowed the description of a dual role of CEACAM1 during tumor progression: (i) tumor cells lacking CEACAM1 showed an enhanced and more aggressive EMT-phenotype; (ii) the loss of CEACAM1 expression in the tumor microenvironment led to an increased permeability of the blood vessels, thus facilitating the dissemination of tumor cells. These results provide evidence that CEACAM1 is involved in the regulation of the WAP-T cancer cell metastability.
Taken together, the data of the present study emphasize the importance of a characterization of tumor cell systems and the regulatory processes therein in order to develop better cancer therapies. The WAP-T mouse model thereby provides an appropriate tool for a further analysis of cancer cell metastability and development of new therapeutic strategies.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende