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Einfluss von Keimbahn-Polymorphismen in Genen des TGFβ-Signalwegs und der DNA-Reparatur auf die Strahlenempfindlichkeit Humaner Lymphoblastoider Zellen

dc.contributor.advisorWolff, Hendrik PD Dr.
dc.contributor.authorBrinkmann, Karin Maria
dc.date.accessioned2017-02-24T10:13:08Z
dc.date.available2017-03-20T23:50:07Z
dc.date.issued2017-02-24
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-3DB3-3
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-6154
dc.description.abstractNeben chemotherapeutischen und chirurgischen Maßnahmen ist die Bestrahlung integraler Bestandteil multimodaler Therapiekonzepte bei malignen Tumorerkrankungen. In diesem Zusammenhang spielt der Einblick in physiologische und pathophysiologische Abläufe in menschlichen Zellen und auf molekularer Ebene  eine zunehmende Rolle. Auf diese Weise werden komplexe Stoffwechselwege mit ihren unterschiedlichen Funktionen und ihren aus einzelnen Proteinen bestehenden Komponenten immer besser verstanden. Allerdings entstehen durch die Kenntnis dieser Stoffwechselwege neue Fragen, die Gegenstand medizinischer Forschung sind.  Der TGFβ-Signalweg ist ein wesentlicher intrazellulärer Signalweg, der neben zahlreichen anderen Funktionen einen Einfluss auf die Entstehung bestimmter Tumorerkrankungen hat. Eine Vielzahl an Einzelnukleotid-Polymorphismen (single nucleotide polymorphisms, SNP) ist bekannt sowie die Erkenntnis darüber, dass die Anwesenheit von verschiedenen Varianten eines SNP einen Einfluss auf die Zellvitalität hat je nach Behandlungsbedingung. Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss von Keimbahn-Polymorphismen in Genen des TGFβ-Signalwegs und der DNA-Reparatur auf die Strahlenempfindlichkeit lymphoblastoider Zellen zu untersuchen. Hierzu wurden 54 käuflich erworbene lymphoblastoide Zellen angezüchtet. Jede dieser Zelllinien wurde sechs parallelen Behandlungsbedingungen unterworfen. Neben der unbehandelten Kontrolle und einer mit anti-TGFβ behandelten Kontrolle wurden Zellen einer alleinigen Bestrahlung mit 3 Gy ausgesetzt. Darüber hinaus wurden Zellen 16 Stunden vor der Bestrahlung mit TGFβ1 oder anti-TGFβ vorinkubiert oder unmittelbar nach der Bestrahlung mit TGFβ1 behandelt.  Nach Ablauf einer 24-stündigen Inkubationszeit erfolgte die Zellvitalitätsmessung mittels FACS (fluorescence activated cell sorting)–Analyse. Die Ergebnisse wurden mit Daten von insgesamt 1656 polymorphen Positionen (aus HapMap Datenbank) aus 21 Kandidatengenen korreliert. Auf diese Weise sollte der Einfluss dieser Polymorphismen auf die Zellvitalität ermittelt werden. Sowohl bei SMAD3 als auch bei SMAD7 fanden sich jeweils 2 SNP, die ein perfektes bzw hohes Kopplungsungleichgewicht (linkage disequilibrium) aufwiesen. Insgesamt waren zwölf Polymorphismen aus acht Genen (TGFBR1, SMAD2, SMAD3, SMAD7, BRCA2, MSH2, MSH6 und XRCC1) mit signifikanten Veränderungen der Zellvitalität assoziiert. Das Variantenallel scheint bis auf wenige Ausnahmen einen zytoprotektiven Effekt zu haben. Ausnahmen sind 3 SNP der Gene BRCA2, SMAD3 und SMAD 7, bei denen der Wildtyp mit höherer Zellvitalität einhergeht. Bei alleiniger Bestrahlung wirkten sich SNP aus SMAD3, SMAD7, MSH2 und MSH6 modulierend auf die Zytotoxizität aus, wenn auch statistisch nicht signifikant. Interessanterweise zeigten sich bei Betrachtung der Auswirkung einer Stimulation mit TGFβ1 vor und nach Bestrahlung mit 3 Gy dieselben SNP als statistisch signifikante Modellprädiktoren wie auch bei alleiniger Bestrahlung mit Ausnahme eines SNP aus SMAD3.  Bei Vorinkubation mit TGFβ1 wirkte sich die MSH2-Variante stärker aus. Hier entstand beim Wildtyp ein zusätzlich zytotoxischer Einfluss im Vergleich zur Stimulation nach Bestrahlung. Bei Inhibition durch anti-TGFβ vor der Bestrahlung zeigte noch ein SNP aus MSH6 und ein SNP aus SMAD7 einen zytoprotektiven Effekt.  Einige Ergebnisse dieser Arbeit könnten, sofern sie im Verlauf durch nachfolgende Studien bestätigt bzw. erweitert werden helfen Therapiekonzepte maligner Tumoren zu optimieren und eine individuelle Radiotherapie zu ermöglichen. de
dc.language.isodeude
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc610de
dc.titleEinfluss von Keimbahn-Polymorphismen in Genen des TGFβ-Signalwegs und der DNA-Reparatur auf die Strahlenempfindlichkeit Humaner Lymphoblastoider Zellende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedInfluence of germline polymorphisms in genes of the TGFβ-pathway and of the DNA-repair on the irradiation sensitivity of human lymphoblastoid cellsde
dc.contributor.refereeSchirmer, Markus PD Dr.
dc.date.examination2017-03-13
dc.description.abstractengBesides chemotherapeutic and surgical treatments radiotherapy is an integral element of multimodal therapeutic concepts in malign tumor diseases. In this context the insight in physiological and pathophysiological processes at molecular level inside cells and human tissue plays a crucial role. This way complicated pathways with their different functions and their components consisting of single proteins are increasingly well understood.  However, knowledge of these pathways creates new questions, which again are subject of medical research. The TGFβ-pathway is an important intracellular pathway which has an influence on the development of certain tumor diseases besides a lot of other functions. A multitude of single nucleotide polymorphisms (SNP) is known and also the fact that the presence of different variants of an SNP has an influence on cell vitality under certain conditions of treatment. Aim of this thesis was to investigate the influence of germline-polymorphisms in genes of the TGFβ-pathway and of the DNA-repair on the irradiation sensitivity of human lymphoblastoid cells. Hence 54 commercially purchased lymphoblastoid cell lines (LCL) were cultured. Each cell line was treated with six different conditions. Besides an untreated control group and one control group incubated with anti-TGFβ, cells were irradiated with 3 Gy. Furthermore cells were preincubated with either TGFβ1 or anti-TGFβ 16 hours before irradiation (3 Gy). The last condition was a combined treatment of irradiation immediately followed by an application of TGFβ1. Cell vitality was measured after 24 hours of incubation by fluorescence-activated cell sorting. The results were correlated with data of 1656 polymorph positions (from the HapMap database) out of 21 candidate genes in order to define the influence of these polymorphisms on cell vitality. 2 SNP of each SMAD3 and SMAD7 genes showed a perfect or rather high linkage disequilibrium and twelve SNP from eight genes (TGFBR1, SMAD2, SMAD3, SMAD7, BRCA2, MSH2, MSH6 und XRCC1) were associated with significant changes of cell vitality. The variant allele seems to have had a cytoprotective effect in all treatment conditions. Exceptions are 3 SNP of the genes BRCA2, SMAD3 and SMAD7 in which the wildtype led to a higher cell vitality.  Concerning irradiation without any further treatment, SNP from SMAD3, SMAD7, MSH2 und MSH6 had a modulating influence on cytotoxicity, though statistically not significant. Regarding the effect of stimulation with TGFβ1 before or after irradiation the same SNP were statistically significant model predictors as by sole irradiation, except for one SNP of the SMAD3 gene. Preincubation with TGFβ1 in comparison to incubation with TGFβ1 after irradiation showed an additional cytotoxic impact in regard to a variant of MSH2. The MSH6 variant showed a weaker impact. Inhibition with anti-TGFβ before irradiation lead to a cytoprotective effect of one SNP from MSH6 and one SNP from SMAD7. In conclusion some results of this thesis, if confirmed by other studies, may influence the treatment of malign tumors and enable an optimized individual radiotherapy in future.   de
dc.contributor.coRefereeMausberg, Rainer Prof. Dr.
dc.subject.gerTGFβ-Signalwegde
dc.subject.gerEinzelnukleotid-Polymorphismusde
dc.subject.gerStrahlensensibilitätde
dc.subject.gerLymphoblastoide Zellende
dc.subject.gerDurchflusszytometriede
dc.subject.engTGFβ-pathwayde
dc.subject.engradiosensitivityde
dc.subject.englymphoblastoid cell linesde
dc.subject.engsingle nucleotide polymorphismde
dc.subject.engfluorescence activated cell sortingde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0023-3DB3-3-3
dc.affiliation.instituteMedizinische Fakultätde
dc.subject.gokfullStrahlenschutz {Medizin} (PPN619875631)de
dc.description.embargoed2017-03-20
dc.identifier.ppn880905263


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