Proteomische Analyse von neuroendokrinen Tumoren des Thymus und der Lunge
Proteomic Analysis of Neuroendocrine Tumours of the Thymus and Lung
by Julius Bodemeyer
Date of Examination:2023-01-11
Date of issue:2022-12-12
Advisor:Prof. Dr. Philipp Ströbel
Referee:Prof. Dr. Philipp Ströbel
Referee:Prof. Dr. Volker Ellenrieder
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9618
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Abstract
English
Neuroendocrine tumours of the thymus are very rare neoplasms. The closest related group of tumours are neuroendocrine tumours of the lung. Both are classified using the same criteria into four subtypes: typical carcinoid, atypical carcinoid, large cell neuroendocrine carcinoma and small cell (lung) carcinoma. Nonetheless there are also several differences between the two tumour groups, such as the frequency distribution of subgroups and genders and biological aggressiveness. Neuroendocrine tumours of the thymus show a worse prognosis, especially in the carcinoid subtypes. In this project we performed a quantitative mass spectrometric proteomic analysis to increase the rather scarce knowledge about these rare tumours. Therefore we produced a specific protein quantification standard that can not only be used for neuroendocrine tumours of the thymus and lung but also for other neuroendocrine tumour entities as our data suggest. With this approach we identified and quantified thousands of proteins and therefore created a proteomic databank of neuroendocrine tumours in general and for thymic and lung neuroendocrine tumours specifically. Moreover the analyses revealed numerous significantly quantitatively differentially expressed proteins in several comparions of the respective tumour subgroups, which can be further investigated as biomarker candidates for the occasionally difficult diagnostic separation of thymic and lung neuroendocrine tumours. There was a noticeable strong expression of proteins of the MCM complex in high grade tumours of the thymus and lung. The explorative data analysis indicated a difference between the carcinoid tumours (low and intermediate grade tumours) of both organs, whereas this was not the case for the large and small cell carcinomas (high grade tumours). In addition, the data demonstrated that the beforementioned subgroup of TNET-G3 shows a very similar protein expression to the carcinoid tumours and is clearly differentiated from the other large cell carcinomas. These circumstances should be considered for future classification criteria of neuroendocrine tumours of the thymus, so that the affected patients are classified and treated correctly according to their biological behaviour. The current WHO classification, which was created for lung neuroendocrine tumours and is used for the thymic tumours aswell, appears to be insufficient in this regard. In view of the results of this study, an extension of the existing criteria, which evaluate the cell morphology, mitotic count and the occurrence of necrosis, should be strongly considered. Additional parameters in this matter could be immunohistochemical expression of chromogranin, EZH2, Ki67 and MCM proteins with the aim to classify the TNET-G3 subgroup correctly.
Keywords: Neuroendocrine tumours of the thymus; TNET; Neuroendocrine tumours of the lung; TNET-G3; WHO classification; Quantitative proteomics; Super-SILAC; Mass spectrometry
German
Neuroendokrine Tumoren des Thymus sind sehr seltene Neoplasien. Als nächstverwandte Tumorgruppe gelten die neuroendokrinen Tumoren der Lunge. Beide werden nach den gleichen Kriterien in die vier Subtypen typisches Karzinoid, atypisches Karzinoid, großzelliges neuroendokrines Karzinom und kleinzelliges (Lungen-)Karzinom eingeteilt. Gleichwohl bestehen zwischen den Tumorgruppen auch einige Unterschiede, beispielsweise die relative Häufigkeit der Subgruppen, die Geschlechterverteilung und die biologische Aggressivität. Die neuroendokrinen Thymustumoren haben vor allem bei den Karzinoiden eine schlechtere Prognose. Um das bislang vergleichsweise geringe Wissen über diese seltenen Tumoren zu erweitern, wurde in dieser Arbeit eine quantitative massenspektrometrischproteomische Analyse durchgeführt. Der hierzu spezifisch hergestellte Proteinquantifizierungsstandard ermöglicht zum einen eine zukünftige Analyse von weiteren neuroendokrinen Tumoren des Thymus und der Lunge und zum anderen suggerieren die erhobenen Daten, dass er auch für die Analyse anderer neuroendokriner Tumorentitäten geeignet ist. Mit diesem Ansatz konnten tausende Proteine quantifiziert werden, sodass eine umfangreiche proteomische Datenbank von neuroendokrinen Tumoren allgemein und speziell des Thymus und der Lunge geschaffen wurde. Außerdem zeigten sich zahlreiche signifikant quantitativ deutlich unterschiedlich exprimierte Proteine in verschieden Vergleichen der jeweiligen Tumorsubgruppen, welche als Biomarkerkandidaten zur teilweise schwierigen diagnostischen Trennung zwischen neuroendokrinen Tumoren des Thymus und der Lunge weiter untersucht werden können. Auffällig war hier eine starke Expression der Proteine des MCM-Komplexes in den high grade Tumoren von Thymus und Lunge. In der explorativen Datenanalyse zeigte sich, dass sich die Karzinoide (low und intermediate grade Tumoren) beider Organe voneinander unterscheiden, während dies für die groß- und kleinzelligen Karzinome nicht der Fall war. Weiterhin zeigte sich, dass sich die zuvor beschriebene Subgruppe der TNET-G3 wie die Karzinoide verhält und sich klar von den anderen großzelligen Karzinomen unterscheidet. Diese Umstände sollten für zukünftige Einteilungen der neuroendokrinen Tumoren des Thymus berücksichtigt werden, damit die betroffenen Patienten dem biologischen Verhalten der Tumoren nach diagnostisch korrekt eingeteilt und entsprechend optimal behandelt werden können. Die aktuelle WHO-Klassifikation, welche für die neuroendokrinen Lungentumoren erstellt und für die Thymustumoren übernommen wurde, erscheint in dieser Hinsicht verbesserungswürdig. Eine Diskussion um eine Erweiterung der bisherigen Kriterien, welche die Zellmorphologie, Mitosezahl und das Auftreten von Nekrosen bewerten, um weitere Parameter wie immunhistochemische Färbeergebnisse (Chromogranin, EZH2, Ki67-Index, MCM-Proteine), erscheint unter Berücksichtigung der hier erzielten Ergebnisse angebracht und nötig, insbesondere um die Subgruppe der TNET-G3 korrekt zu klassifizieren.
Schlagwörter: Neuroendokrine Tumoren des Thymus; TNET; Neuroendokrine Tumoren der Lunge; TNET-G3; WHO-Klassifikation; Quantitative Proteomik; Super-SILAC; Massenspektrometrie
