Charakterisierung und Bedeutung extrazellulärer Vesikel im Blut von Patienten mit soliden Tumoren

Characterization and significance of extracellular vesicles in the blood of patients with solid tumors

by Bianca Obermann née Hennies
Doctoral thesis
Date of Examination:2023-07-18
Date of issue:2023-07-18
Advisor:Prof. Dr. Annalen Bleckmann
Referee:Prof. Dr. Claudia Binder
Referee:Prof. Dr. Tobias Legler
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10014

 

 

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Abstract

English

The goal of the study was to analyse tumour-associated extracellular vesicles in the blood of patients with solid tumour diseases and their connection with the clinical progress of the diseases. The vesicles of 330 patients with solid tumours and two control groups were analysed, characterised and compared with two control groups. The one control group comprised of 62 healthy individuals. In the other control group were 41 individuals with a large variety of diseases, except for tumour diseases. Flow cytometry was used to analyse and characterise the extracellular vesicles and to separate them into subpopulations. The focus here was on the microvesicles: • their content; • subclassifications and • their correlation with other parameters, like blood count parameters and four tumour-associated antigens (EMMPRIN, MUC1, EGFR and EpCAM). The result of the study indicated that the amount of EMMPRIN-positive microvesicles was increased in the blood of all tumour entities. The expression of EMMPRIN-positive microvesicles was on leukocytes and thrombocytes, but there was no significant correlation between blood count parameters and the amount of EMMPRIN-positive microvesicles. Increased values of EMMPRIN-positive microvesicles referred to the existence of tumour-derived microvesicles. Flow cytometry with double staining of EMMPRIN-positive microvesicles and other tumour-associated antigens (MUC1, EGFR and EpCAM) confirmed this hypothesis. Higher levels of EMMPRIN-positive microvesicles correlated significantly with poor overall survival. MUC1, EGFR and EpCAM were prognostic only in specific tumour groups. Combining all four tumour-associated antigens, cancer patients were separated from healthy control groups. The goal for the future is to demonstrate the influence of extracellular vesicles on tumour entities and their direct and indirect interaction with tumour tissue and its surroundings. With this new information, extracellular vesicles can be used as specific biomarkers as well as for the diagnosis and the treatment of these specific solid tumour diseases. Simultaneously, the focus should be on the establishment of general criteria for classifications, standards, and the creation of biobanks to minimise external disturbing factors. In conclusion, the detection of tumour-derived microvesicles is possible with standard techniques, is functionally relevant and correlates with the clinical outcome of patients with these solid tumours.
Keywords: extracellular vesicles; microvesicles; EMMPRIN; tumour; exosomes; MUC1; EGFR; EpCAM

German

Ziel dieser Studie war es, tumorassoziierte Mikrovesikel im Blut von Patienten nachzuweisen und deren Zusammenhang mit dem klinischen Verlauf herauszufinden. Die Vesikel eines großen Kollektivs mit 330 Patienten und zwei Kontrollgruppen wurden analysiert und charakterisiert. Das Patientenkollektiv umfasste 330 Patienten mit soliden Tumoren. Die beiden weiteren Gruppen bestanden aus gesunden Personen (n = 62) und einer kranken Kontrollgruppe (n = 41), welche eine große Diversität des Erkrankungsspektrums aufwies, jedoch keine Patienten mit soliden Tumoren enthielt. Mittels sowohl kosten- als auch zeitschonender Maßnahmen wie der Durchflusszytometrie war es möglich, extrazelluläre Vesikel zu charakterisieren und in Subpopulationen aufzutrennen. Der Fokus lag hierbei auf der ausführlichen Analyse von Mikrovesikeln und gab sowohl Aufschluss über deren Gehalt als auch über deren Subklassifikationen und Korrelationen mit weiteren Parametern wie beispielsweise mit Blutbildparametern. Es konnte gezeigt werden, dass die Anzahl der EMMPRIN-positiven Mikrovesikel als genereller Marker im Blut von Patienten aller Tumorentitäten erhöht war. Eine Expression von EMMPRIN ist auch auf Leukozyten und Thrombozyten zu finden, allerdings konnte kein signifikanter Zusammenhang dieser Blutbildparameter mit der Erhöhung der EMMPRIN-positiven Mikrovesikel beobachtet werden. So wiesen die erhöhten Werte an EMMPRIN-positiven Mikrovesikeln auf das Vorhandensein von Tumor-Mikrovesikeln hin. Diese Hypothese bestätigte sich durch Doppelfärbungen mit EMMPRIN und den weiteren Tumorantigenen MUC1, EGFR und EpCAM. Es konnte gezeigt werden, dass die Anzahl EMMPRIN-positiver Mikrovesikel mit einem schlechteren Gesamtüberleben in allen Tumorentitäten korrelierte. Mikrovesikel, die eine Positivität für MUC1, EGFR und EpCAM aufwiesen, waren vor allem im Blut von Patienten mit spezifischen Tumoren erhöht, wobei sie auch hier signifikant mit dem Überleben korrelierten. Ausblickend könnte das Ziel sein, den konkreten Einfluss extrazellulärer Vesikel auf einzelne Tumorerkrankungen und deren direkte und indirekte Interaktion sowohl mit dem Tumorgewebe als auch mit der Tumorumgebung darzustellen. Mit diesem Wissen könnten die extrazellulären Vesikel nachfolgend als zielgerichtete Biomarker sowohl in der Diagnostik als auch in der Therapie eingesetzt werden. Gleichzeitig sollte der Fokus allerdings auch auf die Etablierung von allgemeinen Klassifikationskriterien, Standards und der Erstellung von Biobanken gesetzt werden, um externe Störfaktoren zu minimieren und Studienergebnisse besser vergleichen zu können.
 
Statistik