Die Wirkung von Valproat auf die Konochenmetastasenzellen (VCaP) des Prostatakarzinoms
The effect from valproic acid at the bone metastasis cells (VCaP) of the prostate cancer
by Tanja Früchtenicht
Date of Examination:2011-09-20
Date of issue:2011-09-16
Advisor:PD Dr. Paul Thelen
Referee:PD Dr. Paul Thelen
Referee:Prof. Dr. Gerald Wulf
Referee:Prof. Dr. Martin Oppermann
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Size:876.Kb
Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
In Germany prostate cancer is the most common malignant tumour in male humans. In this study the therapeutic effects of valproic acid (VPA), which is known to be a histone deacetylase (HDAC) inhibitor, were invastigated in human VCaP-cells (vertebral cancer of the prostate). This particular cellline is derived from bone metastasis, primarly caused by prostate cancer. The specific feature of VCaP-cells is a somatic mutation which allows the prostate-specific, androgen-regulated gene TMPRSS2 to fuse with a gene of the ETS family (erythroblast transformation-specific), which belongs to the group of transcription factors. The TMPRSS2-ERG fusion is associated with high malignancy and lethal outcome. Therefore, VCaP-cells are a good model to study new therapy options with weaker or known side effects. After VCaP-cells had been treated either with or without dihydrotestosterone (DHT), the effect of VPA on the gene expression in these cells was analysed using real-time polymerase chain reaction (RT-PCR). The treatment of VCaP-cells with VPA led to changes in the expression of genes, which control cell cycle arrest, apoptosis, differentiation and inhibition of proliferation. The expression of the genes estrogen receptor beta (ERâ), tissue inhibitor of of matrix metalloprotease (TIMP-3) and insulin-like growth factor binding protein-3 (IGFBP-3) is increased. These genes are important for the induction of apoptosis and inhibition of unregulated growth. They belong to the group of tumour suppressors and usually show reduced or absent expression in VCaP-cells. Thus, VPA-treatment potentially inhibits the silencing of the genes with tumour suppressor features. Furthermore, VPA treatment leads to decreased expression in most examined genes. The androgen receptor (AR), one of the most decisive factors for the pathogenesis of prostate cancer, appeared to be down-regulated. In addition, prostate derived Ets factor (PDEF), which is associated with high malignicy, shows a decreased gene expression in VCaP-cells after VPA-treatment. The TMPRSS2-ERG fusion which is characteristical for the VCaP-cellline and is associated with a particularly malignant and lethal phenotype of prostate cancer, could be suppressed by VPA-treatment. This could be an indication of a less malignant type of prostate cancer evoked by the treatment of VPA. Several different effects could be observed in the insulin-like growth factor (IGF) -axis after VPA-treatment. IGF-I was down-regulated. In terms of a normalisation, IGFBP-3 was up-regulated. Significant changes in insulin-like growth factor receptor-I (IGF-R-I) could not be detected. In contrast, the expression of IGF-II was enhanced. The two marker genes prostate-specific antigen (PSA) and differential display clone 3 (DD3), which are highly expressed in VCaP-cells, where decreased after VPA-treatment. They could also possibly represent an indicator in clinical trials for the effect of VPA.
Keywords: prostate cancer; VCaP; valproic acid; TMPRSS2-ERG fusion; androgen receptor; ERß; TIMP-3; IGFBP-3; IGF; PSA PDEF; DD3; rtPCR
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Das Prostatakarzinom stellt in Deutschland den häufigsten malignen Tumor des Mannes dar. In vorliegender Arbeit wird das therapeutische Potenzial des Histondeacetylase(HDAC)-Inhibitors Valproat (VPA) am Modell der VCaP-Zelllinie (Vertebral-Cancer of the Prostate) untersucht, die aus Knochenmetastasenzellen des Prostatakarzinoms gewonnen wurde. Die Besonderheit der VCaP-Zelllinie liegt in einer somatischen Mutation, bei der das prostataspezifische, androgenregulierte Gen TMPRSS2 mit einem zu den Transkriptionsfaktoren gehörenden Gen der ETS-Familie (erythroblast transformation-specific) fusioniert. Die TMPRSS2-ERG-Fusion ist mit hoher Malignität und letalem Verlauf assoziiert. Die VCaP ist somit auch ein Modell für eine Form des Prostatakarzinoms, für deren Patienten häufig kaum schonende Therapieoptionen zur Verfügung stehen. Für diese Patienten gilt es, neue nebenwirkungsärmere Therapien zu entwickeln. Die VCaP-Zellen wurden sowohl mit als auch ohne vorangegangene Stimulation durch Dihydrotestosteron (DHT) mit VPA behandelt. Anschließend wurden mittels real-time polymerase chain reaction (rtPCR) die Expression bestimmter Gene ermittelt und verglichen. Insgesamt führte die Behandlung der VCaP mit VPA zu Veränderungen der Genexpression in Richtung Zellzyklusarrest, Apoptose, Proliferationshemmung und Differenzierung. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen sowohl erhöhte als auch supprimierte Expressionen von Genen, die wichtigen Einfluss auf Wachstum und Differenzierung nehmen. Eine Hochregulation fand sich bei den Genen estrogen-receptor-beta (ERß), tissue inhibitor of matrix metalloprotease 3 (TIMP-3), sowie dem Insulin-like growth factor binding protein 3 (IGFBP-3). Diese Gene sind wichtig für die Induktion von Apoptose und die Hemmung unkontrollierten Wachstums. Sie verfügen über Eigenschaften eines Tumorsuppressors und zeigen sich in der VCaP vermindert oder sogar gar nicht exprimiert. Die VPA-Behandlung kann somit im Sinne einer Aufhebung des gene-silencing gewirkt haben. Die Mehrzahl der untersuchten Gene wurde nach der Behandlung mit VPA jedoch herunterreguliert. Als einer der für die Pathogenese des Prostatakarzinoms entscheidendsten Faktoren konnte der Androgenrezeptor (AR) herunterreguliert werden. Auch auf das mit hoher Malignität assoziierte prostate derived Ets factor (PDEF) konnte im Sinne einer Suppression Einfluss genommen werden. Die TMPRSS2-ERG-Fusion, die bezeichnend für die VCaP ist und mit einem besonders malignen und letalen Prostatakarzinom-Phänotyp assoziiert ist, zeigt sich nach VPA-Behandlung supprimiert. Dies könnte ein Indiz für den Weg zu einem weniger malignen Prostatakarzinom durch die Behandlung mit VPA sein. Auf die Insulin-like growth factor (IGF)-Achse nahm VPA vielschichtigen Einfluss. IGF-I konnte herunterreguliert werden. Damit schlüssig, im Sinne einer Normalisierung, wurde IGFBP-3 hochreguliert. Signifikante Expressionsveränderungen des Insulin-like growth factor receptor-I (IGF-I-R) konnten in dieser Arbeit nicht gezeigt werden. IGF-II lag nach VPA-Behandlung dagegen verstärkt exprimiert vor. Die beiden relevanten Markergene Prostata-spezifisches Antigen (PSA) und differential display clone 3 (DD3), die in der VCaP stark exprimiert sind, zeigten nach der Behandlung mit VPA eine reduzierte Expression. Sie könnten möglicherweise auch in klinischen Studien einen Indikator für die Wirkung von VPA repräsentieren.
Schlagwörter: Prostatakarzinom; VCaP; Valproat; TMPRSS2-ERG-Genfusion; Androgenzezeptor; ERß; TIMP-3; IGFBP-3; IGF; PSA PDEF; DD3; rtPCR