Die Rolle der Hedgehog Signalkaskade in Ependymomen

The role of Hedgehog signaling in Ependymoma

by Frauke Saskia Nitzki
Doctoral thesis
Date of Examination:2025-03-17
Date of issue:2025-03-12
Advisor:Prof. Dr. Walter Joachim Schulz-Schaeffer
Referee:Prof. Dr. Heidi Hahn
Referee:Prof. Dr. Christof Kramm
Referee:Prof. Dr. Ralf Dressel
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11147

 

 

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Abstract

English

In this thesis the activity of Hedgehog (HH) signaling in ependymoma was analyzed. To this end, immunohistochemical stainings were performed on 86 paraffin sections to examine the expression of Sonic Hedgehog (SHH). The results demonstrated that the majority of ependymomas exhibited positive staining for SHH. The highest levels of expression were observed in grade II and III ependymoma. A slightly higher expression level was observed in tumors located in the posterior fossa compared to those in supratentorial or spinal regions. Notably, tumors exhibiting the unfavorable fusion of the protooncogene RELA, which is a subunit of NF-kB, demonstrated no significant variation in SHH expression when compared to fusion-negative ependymoma. Ependymal cells, regarded as the cells of origin for ependymoma, also exhibited positive staining for SHH. Furthermore, the activity of HH signaling was analyzed by means of quantitative real-time PCR (qRT-PCR) using RNA isolated from 25 frozen tissue samples of ependymoma. These analyses revealed an increased expression of the glioma-associated oncogene (GLI) and reduced expression of hedgehog interacting protein (HHIP) compared to control tissue without tumor. The collective findings of these analyses suggest the presence of active HH signaling in ependymoma. Finally, GLI1 transcripts were detected in a few representative paraffin sections by RNAscope. Furthermore, this study provides the initial documentation of positivity for SHH by immunohistochemistry in astroblastoma, pineocytoma, and pineoblastoma. Glioblastoma, astrocytoma, and neurocytoma also demonstrate SHH expression. In summary, these findings provide a significant foundation for further analyses, particularly regarding the exploration of novel therapeutic approaches for ependymoma. Several different inhibitors of HH signaling that interact at various levels of the signaling cascade are already used for treatment of other tumor entities. Consequently, this study provides a foundation for the future investigation and potential implementation of alternative therapeutic options that target HH signaling in ependymoma.
Keywords: GLI1; Hedgehog signaling; Ependymoma

German

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Aktivität der Hedgehog (HH) Signalkaskade in Ependymomen untersucht. Dabei erfolgte zunächst der Nachweis von Sonic Hedgehog (SHH) an Gewebeschnitten mittels immunhistochemischer Färbungen (IHC). Dafür wurden 86 Paraffinschnitte analysiert. Die meisten Ependymome wiesen eine Expression von SHH auf. Anhand dieser Untersuchungen zeigte sich die höchste SHH Expression in Grad II und III Ependymomen. Tumore der hinteren Schädelgrube wiesen ein etwas höheres SHH Expressionsniveau auf als supratentorielle und spinale Ependymome. Interessanterweise zeigte sich in Abhängigkeit der prognostisch ungünstigen Fusion des RELA-Protoonkogenes, NF-kB Untereinheit (RELA) kein Unterschied in fusionspositiven und -negativen Ependymomen. Neben Ependymomen wurde auch eine SHH Expression in Ependymzellen nachgewiesen, die als Ursprungszellen für Ependymome gelten. Darüber hinaus wurde die Aktivität des Signalweges anhand von quantitativer real time-PCR (qRT-PCR) von Zielgenen an RNA untersucht, die aus 25 tiefgefrorenen Gewebeproben von Ependymomen isoliert wurde. So konnten eine erhöhte Expression des glioma-associated oncogene (GLI) - GLI1 und eine verringerte Expression von HHIP im Vergleich zu normalem Kontrollgewebe gezeigt werden. Zusammengefasst weisen diese Ergebnisse auf eine aktive HH Signalkaskade in Ependymomen hin. Schließlich konnte die Expression von GLI1 Transkripten auch exemplarisch an Gewebeschnitten von Ependymomen mittels RNAscope nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit mittels IHC an Paraffinschnitten erstmalig gezeigt, dass SHH in Astroblastomen, Pineozytomen und Pineoblastomen exprimiert wird. Ebenso ließ sich SHH in Glioblastomen, Astrozytomen und Neurozytomen nachweisen. Zusammengefasst stellen diese Daten eine wichtige Grundlage für weiterführende Analysen im Hinblick auf mögliche neue Therapieoptionen von Ependymomen dar. Eine Vielzahl von verschiedenen Inhibitoren der HH Signalkaskade, die an unterschiedlichen Zielmolekülen ihre Wirkung entfalten, wird bereits in der Therapie anderer Tumore verwendet. Somit könnten auf der Grundlage dieser Arbeit in der Zukunft alternative Behandlungsoptionen überprüft und umgesetzt werden.
 
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