Die Identifizierung von therapeutischen Targets in ARID1A-Knockout-Zellen des Urothelkarzinoms
by Fabio Mehrer
Date of Examination:2024-06-11
Date of issue:2024-05-28
Advisor:Prof. Dr. Lutz Trojan
Referee:PD Dr. Elisabeth Heßmann
Referee:Prof. Dr. Ralf Dressel
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10509
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Abstract
English
The treatment of bladder cancer is still a major challenge for medicine today. The treatment of muscle-invasive bladder cancer in particular is usually associated with a high loss of quality of life. The aim of current research is to find more specific treatment methods to improve the outcome of patients. To this end, the cause and development mechanism of the tumors is being researched at the molecular level. The chromatin remodeling complexes mutated in many carcinomas, such as the SWI/SNF complex with its frequently mutated and therefore non-functional ARID1A domain, play a major role. The aim of this work was to identify possible synthetic lethality of urothelial carcinoma cells in ARID1A knockout cells and to investigate effective drugs for appropriate treatment at the molecular level. The Ah receptor, the tyrosine kinase receptor VEGFR1, and the growth factors VEGFA and VEGFB were investigated as potential synthetic lethality targets. These targets were exposed to the influence of the cytotoxin TCDD and the tyrosine kinase inhibitors sunitinib and pazopanib. MTS assays were used to investigate the respective viability of the knockout cells depending on the dosage of the active substances. In one of the knockout cells, TCDD reduced the viability very markedly, which may indicate synthetic lethality. The MTS assays with sunitinib and pazopanib showed that the reducing effect on the viability of the ARID1A knockout cells was lower than that of the control cells. This could indicate tyrosine kinase inhibitor resistance, for which the PCR experiments in this study offer possible explanations. In addition, the experiments showed that pazopanib had a stronger viability-reducing effect on both the knockout cells and the control cells even at lower concentrations compared to sunitinib. In particular, the PCRs, which examined the expression of VEGFR1 and the two growth factors VEGFA/VEGFB under the influence of sunitinib, showed that the two growth factors could play a decisive role in the resistance mechanism against tyrosine kinase inhibitors. A similar resistance mechanism has already been described for renal cell carcinoma in another study. The experiments in the present study show that a similar mechanism could also be present in urothelial carcinoma of the urinary bladder. Further experiments and studies will be necessary to find out to what extent the results of this work can be transferred to everyday clinical practice. The present work provides important findings for understanding the molecular causes of bladder cancer. They are helpful starting points for the development of new, patient-specific therapies that act at the molecular level and are gentler on patients and improve their quality of life.
Keywords: ARID1A; Sunitinib; bladder cancer; Pazopanib; ARID1A Knockout; synthetic lethality
German
Die Behandlung des Harnblasenkarzinoms stellt die Medizin bis heute vor eine große Herausforderung. Besonders die Therapie des muskelinvasiven Harnblasenkarzinoms ist meist mit einem hohen Verlust an Lebensqualität verbunden. Ziel der aktuellen Forschung ist es, spezifischere Behandlungsmethoden zu finden, um das outcome der Patienten zu verbessern. Dazu wird die Ursache und der Entstehungsmechanismus der Tumoren auf molekularer Ebene erforscht. Eine große Rolle spielen die in vielen Karzinomen mutierten Chromatin-Remodellierungs-Komplexe wie z. B. der SWI/SNF-Komplex mit seiner häufig mutierten und damit funktionslosen ARID1A-Domäne. Ziel dieser Arbeit war es, mögliche synthetische Letalitäten von Urothelkarzinomenzellen in ARID1A-Knockout-Zellen zu identifizieren und wirksame Medikamente für eine geeignete Behandlung auf molekularer Ebene zu untersuchen. Als mögliche synthetische Letalitäten wurden unter anderem der Ah-Rezeptor, der Tyrosinkinase-Rezeptor VEGFR1, sowie die Wachstumsfaktoren VEGFA und VEGFB untersucht. Diese Targets wurden dem Einfluss des Zellgifts TCDD sowie der Tyrosinkinase-Inhibitoren Sunitinib und Pazopanib ausgesetzt. Mittels MTS-Assays wurde die jeweilige Viabilität der Knockout-Zellen in Abhängigkeit von der Dosierung der Wirkstoffe untersucht. Bei einer der Knockout-Zellen reduzierte TCDD die Viabilität sehr ausgeprägt, was auf eine synthetische Letalität hinweisen kann. Bei den MTS-Assays mit Sunitinib und Pazopanib zeigte sich, dass der reduzierende Effekt auf die Viabilität der ARID1A-Knockout-Zellen geringer war als auf die der Kontroll-Zellen. Dies könnte auf eine Tyrosinkinase-Inhibitoren-Resistenz hinweisen, für die die PCR-Versuche dieser Arbeit mögliche Erklärungsansätze bieten. Außerdem konnte in den Versuchen gezeigt werden, dass Pazopanib im Vergleich zu Sunitinib bereits bei geringeren Konzentrationen einen stärkeren viabilitätsreduzierenden Effekt sowohl auf die Knockout- Zellen als auch auf die Kontroll-Zellen hatte. Besonders die PCRs, welche die Expression von VEGFR1 und der beiden Wachstumsfaktoren VEGFA/VEGFB unter Einfluss von Sunitinib untersuchten, zeigten, dass die beiden Wachstumsfaktoren eine entscheidende Rolle beim Resistenzmechanismus gegen Tyrosinkinase-Inhibitoren spielen könnten. Ein ähnlicher Resistenzmechanismus wurde in einer weiteren Arbeit bereits für das Nierenzellkarzinom beschrieben. Die Experimente der vorliegenden Arbeit zeigen, dass auch beim Urothelkarzinom der Harnblase ein ähnlicher Mechanismus vorliegen könnte. Um herauszufinden, inwieweit sich die Ergebnisse dieser Arbeit auf den klinischen Alltag übertragen lassen, werden weitere Experimente und Studien nötig sein. Die vorliegende Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse für das Verständnis der molekularen Ursachen des Harnblasenkarzinoms. Sie sind hilfreiche Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer, auf molekularer Ebene agierender, patientenspezifischer Therapien, die schonender und mit einer besseren Lebensqualität für die Patienten sind.
Schlagwörter: ARID1A; Sunitinib; Blasenkrebs; Pazopanib; Knockout; Synthetische Letalität
