| dc.contributor.advisor | Neeße, Albrecht Prof Dr. Dr. | |
| dc.contributor.author | Knoll, Lisa | |
| dc.date.accessioned | 2023-03-23T17:08:16Z | |
| dc.date.available | 2023-04-27T00:50:10Z | |
| dc.date.issued | 2023-03-23 | |
| dc.identifier.uri | http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14589 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-9800 | |
| dc.description.sponsorship | Promotionskolleg für Medizinstudierende | de |
| dc.format.extent | XX Seiten | de |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 610 | de |
| dc.title | Expression of gemcitabine metabolizing enzymes in different pancreatic cancer model systems | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Neeße, Albrecht Prof Dr. Dr. | |
| dc.date.examination | 2023-04-19 | de |
| dc.description.abstractger | Das Pankreaskarzinom geht bis heute mit einer fünf-Jahres-Überlebensrate von 9 % einher. Für die Zukunft ist zudem ein Anstieg der Inzidenzraten und der Mortalität zu erwarten. Zugrundeliegend dafür sind unspezifische klinische Symptome und dadurch bedingte späte Diagnosestellung sowie ein Mangel an Früherkennungsmaßnahmen und effektiven Thera-piemaßnahmen. Gemcitabin wird zurzeit als Backbone Chemotherapeutikum bei der Be-handlung von vielen Patienten im klinischen Alltag verwendet, zeigt jedoch häufig keine hohe Effektivität im Vergleich zu präklinischen Studien. Ein Grund für die unterschiedli-che Chemosensitivität auf Gemcitabin könnte die Diskrepanz in der Expression von Gemci-tabin metabolisierenden Enzymen zwischen Patient:innen und in vitro und in vivo Modellen sein. Desweiteren könnte das ausgeprägte Tumorstroma im Pankreaskarzinom, welches häu-fig mit Therapieresistenz in Verbindung gebracht wird, die Expression von Gemcitabin metabolisierenden Enzymen regulieren und hierüber die Chemotherapieresistenz regulieren. Zur Untersuchung von Mechanismen der Therapieresistenz wurden vielzählige in vivo Tu-mormodelle für das Pankreaskarzinom in der präklinischen Forschung etabliert. Unter an-derem werden das transgene KPC Mausmodell, das orthotope Mausmodell und das aus Patientenmaterial-abgeleitete Xenograftmodell alltäglich angewendet.
In dieser Arbeit wurde die Expression von Gemcitabin metabolisierenden Enzymen in ver-schiedenen pankreatischen Modelsystemen untersucht. Dafür wurden immunohistochemi-sche Färbungen für verschiedene Komponenten des Tumorstromas und von Gemcitabin metabolisierenden Enzymen in in vivo Modellen und humanen Pankreaskarzinomgeweben durchgeführt. Ein weiteres Ziel war es zu untersuchen, ob einzelne lösliche oder feste Komponenten des Tumormikromilieus einen Einfluss auf die Expression von Gemcitabin metabolisierenden Enzymen in Tumorzellen in vivo und in vitro haben. Dafür wurden Versu-che mit konditioniertem Medium von Fibroblasten, Kultivierung von Tumorzellen auf Kol-lagen Typ I und Immunhistochemie in einem genetisch modifizierten KPC Mausmodell mit reduziertem intratumoralen Kollagengehalt durchgeführt.
Es konnte gezeigt werden, dass die Expression von Gemcitabin metabolisierenden Enzy-men in KPC-Mäusen signifikant höher war als in Mäusen, die orthotop mit 2D-kultivierten KPC-Zellen transplantiert wurden. Auffallend war zudem ein verminderter Umfang von stromalen Komponenten im orthotopen Mausmodell im Vergleich zu den Tumoren der KPC-Mäuse. Die Expression der Gemcitabin metabolisierenden Enzyme unterschieden sich zwischen den aus Patientenmaterial-abgeleiteten Xenograftmodellen und humanen Ur-sprungsgewebe nicht signifikant, auch wenn im Mausmodell eine signifikante Reduktion des stromalen Kompartiments zu beobachten war. Weiterführende Experimente zeigten keinen signifikant positiven oder negativen Effekt von Fibroblasten-konditionierten Medium und Kollagen Typ I auf die Expression von Gemcitabin metabolisierenden Enzymen in huma-nen und murinen Tumorzellen in vitro. Es wurde auch kein Unterschied der Enzymexpres-sion zwischen KPC-Mäusen mit reduziertem intratumoralen Kollagengehalt und Kontroll-KPC-Mäusen beobachtet.
Zusammenfassend konnte diese Arbeit einen Beitrag zum besseren Verständnis der Interak-tion zwischen Tumorzellen und Tumorstroma im Pankreaskarzinom leisten. Während die Expression von Gemcitabin metabolisierenden Enzymen zwischen KPC-Mäusen und or-thotop transplantierten Mäusen variiert, zeigte das aus Patientenmaterial-abgeleitete Xeno-graft-Mausmodell trotz unterschiedlichem Stromagehalt eine vergleichbare Expression von Gemcitabin metabolisierenden Enzymen. In Verbindung mit den in vitro Experimenten deu-ten unsere Ergebnisse darauf hin, dass das Tumorstroma und Gemcitabin metabolisierende Enzyme wahrscheinlich zwei separate therapeutische Ziele des PDAC darstellen, die syner-gistisch angegangen werden könnten. Beispielsweise könnten eine therapeutische Stromade-pletion, um die Anflutung von Chemotherapeutika zu erhöhen, und eine Beeinflussung (z.B. durch epigenetische Ansätze) der Gemcitabin metabolisierenden Enzyme parallel ab-laufen, um in der Gesamtheit Tumore für Gemcitabin zu sensibilisieren. Während das KPC-Modell das am besten geeignete Modell ist, um Strategien zur therapeutischen Stro-madepletion experimentell zu untersuchen, rekapitulieren die aus Patienmaterial-abgeleiteten Xenograftmodelle die Expression von Gemcitabin metabolisiernden Enzymen von humanen Pankreaskarzinomen am besten in vivo. | de |
| dc.description.abstracteng | Pancreatic cancer still exhibits a dismal five-year overall survival rate of 9 % and is foreseen to even increase in incidence and mortality rates in the future. This is due to unspecific symptoms leading to late diagnosis, and a lack of effective screening procedures and treat-ment strategies. The chemotherapeutic drug gemcitabine is frequently used as a backbone agent in the clinical setting, but has failed to be as effective as in preclinical trials. One rea-son for this could be the discrepancy in expression of gemcitabine metabolizing enzymes between patients and in vitro and in vivo models. Moreover, the tumor microenvironment includes different cellular and acellular components of the stroma that have been implicated in chemoresistance. Recently, various in vivo models for pancreatic cancer have been estab-lished in the preclinical research setting to investigate mechanisms of therapeutic resistance. In particular, the transgenic KPC mouse model, the orthotopically transplanted mouse and the patient-derived xenograft mouse model are of current use.
This work investigated the expression of gemcitabine metabolizing enzymes and stromal components in different pancreatic cancer model systems. This was achieved by immuno-histochemistry for stromal components and gemcitabine metabolizing enzymes performed in in vivo models and human primary resected tissue. Another aim was to investigate wheth-er single soluble and solid components of the tumor microenvironment had an impact on the expression of gemcitabine metabolizing enzymes in tumor cells in vitro and in vivo. Hence, conditioned medium experiments, cultivation of tumor cells on type I collagen and evaluation of a KPC mouse model devoid of mature collagen, were performed.
It was shown that gemcitabine metabolizing enzyme expression in KPC mice was signifi-cantly higher than in mice orthotopically transplanted with 2D-cultured KPC tumor cells. Notably, orthotopically transplanted tumors revealed reduced amounts of stromal compo-nents as compared to endogenous tumors from KPC mice. Moreover, gemcitabine metabo-lizing enzyme expression levels in patient-derived xenograft mice did not significantly differ from original human primary resected tissue although patient-derived xenograft mice exhib-ited a significantly lower number of stromal components. In line with the results from the in vivo models, subsequent in vitro experiments did not reveal a significant effect of fibroblast conditioned medium or type I collagen on gemcitabine metabolizing enzyme expression in human and murine tumor cells. The expression of gemcitabine metabolizing enzymes was not significantly altered in the collagen-depleted KPC mouse model compared to control mice.
In conclusion, this work contributed to a deeper understanding of tumor-stroma crosstalk within pancreatic cancer. Whereas expression of gemcitabine metabolizing enzymes varies between KPC mice and orthotopically transplanted mice, the patient-derived xenograft mouse model displayed comparable levels of gemcitabine metabolizing enzymes despite different amounts of tumor stroma. In conjunction with the obtained in vitro experiments, our results suggest that the tumor stroma and gemcitabine metabolizing enzymes are likely two separate therapeutic targets in pancreatic cancer that could be targeted synergistically, e. g. by depletion of tumor stroma to increase drug delivery, and parallel epigenetic targeting of gemcitabine metabolizing enzymes to sensitize tumors to gemcitabine. Whereas the KPC model is likely the most appropriate model to experimentally probe stromal depletion strat-egies, patient-derived xenografts closely recapitulate the expression of gemcitabine metabo-lizing enzymes in corresponding human tumors. | de |
| dc.contributor.coReferee | Zimmermann, Wolfram-Hubertus Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Schön, Margarete Prof. Dr. | |
| dc.subject.ger | pancreatic cancer | de |
| dc.subject.ger | gemcitabine | de |
| dc.subject.ger | tumor microenvironment | de |
| dc.subject.ger | pancreatic cancer model systems | de |
| dc.subject.ger | tumor-stroma-crosstalk | de |
| dc.subject.eng | pancreatic cancer | de |
| dc.subject.eng | gemcitabine | de |
| dc.subject.eng | tumormicroenvironment | de |
| dc.subject.eng | pancreatic cancer model systems | de |
| dc.subject.eng | tumor-stroma-crosstalk | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-ediss-14589-1 | |
| dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
| dc.subject.gokfull | Medizin (PPN619874732) | de |
| dc.subject.gokfull | Gastroenterologie (PPN61987578X) | de |
| dc.description.embargoed | 2023-04-27 | de |
| dc.identifier.ppn | 1839964383 | |
| dc.notes.confirmationsent | Confirmation sent 2023-03-24T06:15:01 | de |