| dc.contributor.advisor | Johnsen, Steven Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Heidrich, Isabel | |
| dc.date.accessioned | 2020-11-12T10:32:41Z | |
| dc.date.available | 2020-12-01T23:50:03Z | |
| dc.date.issued | 2020-11-12 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-14E7-0 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8302 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 610 | de |
| dc.title | Untersuchung zur Rolle des stressinduzierten Proteins Cysteine-rich angiogenic inducer 61 als Biomarker für die Früherkennung von Mammakarzinomen | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Study on the role of the stress induced protein cysteine-rich angiogenic inducer 61 as biomarker for the early detection of Breast cancer | de |
| dc.contributor.referee | Gründker, Carsten Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2020-11-24 | |
| dc.description.abstractger | In Deutschland erkranken allein 73.000 Menschen am Mammakarzinom und die Tendenz ist steigend. Daher stellt die frühe Erkennung der Erkrankung für Patientinnen mit Mammakarzinom einen wichtigen Wert dar. Die bloße Analyse des resezierten Primärtumors allein, derzeitige Standardpraxis in der Onkologie, kann jedoch unzureichende Informationen in Bezug auf die Merkmale von Metastasen liefern. Dies führte zur Entwicklung der „Liquid Biopsy“ (Flüssigbiopsie), eine Analyse von zirkulierenden Tumorzellen (CTC), disseminierten Tumorzellen (DTC), zellfreien zirkulierenden Nukleinsäuren (ctDNA, cfRNA) und extrazellulären Vesikeln oder Proteinen im Blut oder anderen Körperflüssigkeiten. In dieser Arbeit soll das Stress-induzierte Protein Cysteine-rich angiogenic inducer 61 hinsichtlich seiner Effektivität als potenzieller blutbasierter Tumormarker untersucht werden. CYR61 ist ein bevorzugt sekretiertes, angiogeneseinduzierendes Protein, das schon häufig im Blut von Krebspatientinnen gefunden wurde. Bisher ist allerdings nicht bekannt, ob es sich zur frühzeitigen, blutbasieretn Diagnostik des Mammakarzinoms eignen könnte.
Aus den genannten Gründen bestand das vorrangige Ziel dieses Promotionsvorhaben darin, Blutplasmaproben von Mammakarzinompatientinnen und einer Kontrollgruppe von altersentsprechenden gesunden Frauen auf das Vorhandensein von CYR61 hin zu untersuchen und mögliche Zusammenhänge zwischen den CYR61-Konzentrationen im Blutplasma und den krankheitsbezogenen Daten zu erstellen. Mittels Westernblotanalyse wurde zunächst in zwölf Zelllinien, die bevorzugt Mammakarzinomzelllinien waren, das Maß der CYR61-Expression und seine Assoziation mit einem Epithelialen-Mesenchymalen-Transitions(EMT)-Phänotyp untersucht. Darüber hinaus konnten Schlüsse über das Vorliegen und die Mengenverhältnisse des Proteins und über den Einfluss von Wachstumsfaktoren wie dem Epidermal growth factor (EGF) und Stressfaktoren, wie Hypoxie, gezogen werden. Anschließend wurden Plasmaproben von Patientinnen mit Mammakarzinom aus einer bestehenden Biobank gesammelt und die klinischpathologischen Parameter mittels Datenrecherche erhoben. Die CYR61-Konzentration wurde im Blutplasma von Mammakarzinompatientinnen und Kontrollpersonen mittels einem eigens entwickelten Sandwich-ELISA bestimmt. Die ermittelten CYR61-Konzentrationen wurden mit den klinischen Parametern (z. B. Histologische Diagnose und Tumorstadien) korreliert. Zudem wurden Receiver-Operating-Characteristic(ROC)-Kurvenanalysen erstellt, um die Sensitivität und Spezifität der Blutanalyse und deren Cut-off-Wert, der Karzinompatienten als „positiv“ definiert, zu bestimmen. Dazu wurden die Ergebnisse aus der Analyse der Karzinompatientinnen zu den CYR-61-Blutwerten gesunder Frauen (+50 Jahre) in Bezug gesetzt.
Die Ergebnisse zeigten, dass CYR61-Protein insbesondere in Mammakarzinomzellen mit einem EMT-Phänotyp in größeren Mengen sekretiert wird und durch Wachstumsfaktoren wie EGF und Stressseinflüsse wie Hypoxie stimuliert werden kann. Im klinischen Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass das Protein ein großes Potenzial für die frühzeitige Erkennung von Brustkrebs aufweist, da es eine hohe Sensitivität von 70 % für frühe Tumorformen (DCIS und T1-Tumore) bei einer Spezifität von 100 % aufweist. Interessanterweise gab es keine signifikanten Korrelationen mit dem Fortschreiten einer Erkrankung. Die CYR61-Spiegels sind also frühzeitig erhöht und weisen auf das Vorliegen eines Karzinoms unabhängig vom Tumorstadium oder dessen Differenzierungsgrad („Grading“) hin. Die CYR61-Blutspiegel scheinen aber überraschenderweise keine Information über die Ausdehnung des Primärtumors zu liefern, wobei Patientinnen in sehr fortgeschrittenen Stadien mit Fernmetastasen jedoch erhöhte Werte aufweisen.
Das CYR61-Protein weist somit eine interessante Biologie und ein großes Potenzial für die blut-basierte Früherkennung von Mammakarzinomen auf. Die Ergebnisse dieser Arbeit (vor allem die klinische Relevanz des Bluttests) sollte in weiteren Studien untersucht und validiert werden. Trotz hoher Spezifität sollte die Sensitivität von circa 70% verbessert werden. Hierzu könnte die Kombination von CYR61-Messungen mit zusätzlichen Protein- oder DNA-Markern beitragen. Ein realistisches Fernziel wäre der Einsatz eines verläßlichen Bluttests, mit dem das derzeitige Mammographie-Screening ergänzt werden könnte. | de |
| dc.description.abstracteng | Over 73,000 German citizens are suffering from breast cancer and the trend is rising. Early detection of this disease is therefore of great importance. However, the mere analysis of the resected primary tumor alone, current standard practice in oncology, may provide insufficient information regarding the molecular characteristics of metastases. This led to the development of "liquid biopsy", an analysis of circulating tumor cells (CTC), disseminated tumor cells (DTC), cell-free circulating nucleic acids (ctDNA, cfRNA) and extracellular vesicles or proteins in blood or other body fluids. In this work, the stress-induced protein cysteine-rich angiogenic inducer 61 (CYR61) will be investigated for its effectiveness as a potential blood-based marker of the detection of breast cancer. CYR61 is a preferentially secreted, angiogenesis-inducing protein that is secreted into the blood of cancer patients. However, it is not yet known whether circulating CYR61 protein is suitable for early, blood-based diagnosis of breast cancer.
Thus, the primary goal of this PhD project was to examine blood plasma samples from breast cancer patients and a control group of age-matched healthy women for the presence of circulating CYR61 and to establish possible correlations between CYR61 concentrations in the blood plasma and disease-related data. Using Western blot analysis, the level of CYR61 expression and its association with an epithelial mesenchymal transition (EMT) phenotype was initially investigated in twelve cell lines with emphasis on breast cancer cell lines. Further experimental studies assessed the influence of growth factors such as epidermal growth factor (EGF) and stress factors such as hypoxia on the presence and secretion of the CYR61 protein in cancer cells. Subsequently, plasma samples from patients with breast cancer were collected from an existing biobank and the clinical pathological parameters were determined by a comprehensive data search. The CYR61 concentration was determined in the blood plasma of breast cancer patients and healthy controls using a specially developed sandwich ELISA. The determined CYR61 concentrations were correlated with the clinical parameters (e.g. histological diagnosis and tumor stages). In addition, receiver-operating characteristic (ROC) curve analyses were performed to determine the sensitivity and specificity of blood analysis and the cut-off value that discriminated carcinoma patients from healthy individuals.
The results showed that CYR61 protein is secreted in large quantities, especially in breast cancer cells with an EMT phenotype, and expression and secretion of CYR61 can be stimulated by growth factors such as EGF and stress factors such as hypoxia. In the clinical part of the work, it could be shown that the protein has encouraging potential for early detection of breast cancer, with a sensitivity of 70% for detecting DCIS and small invasive carcinomas (T1 tumors) at a specificity of 100%. Interestingly, there were no significant correlations between circulating CYR61 concentrations and signs of local disease progression. CYR61 levels were elevated early and indicated the presence of an invasive carcinoma independent of its tumor stage or degree of differentiation ("grading"). Although CYR61 blood concentrations did not appear to provide information about the size of the primary tumor, patients in advanced stages with distant metastases showed elevated levels.
Thus, the CYR61 protein has an interesting biology and shows encouraging potential as circulating tumor marker for blood-based early detection of breast cancer. The potential clinical relevance of the blood test should be further validated in future studies on independent cohorts. Despite the high specificity, the sensitivity of about 70% requires further improvement, which could be achieved by combining CYR61 measurements with additional circulating proteins or other analytes released from breast cancer cells into the blood (e.g., cell-fee DNA). The availability of a reliable blood test which could complement current mammography screening would be an important long-term goal initiated by the current work. | de |
| dc.contributor.coReferee | Oppermann, Martin Prof. Dr. | |
| dc.subject.ger | Mammakarzinom | de |
| dc.subject.ger | CYR61 | de |
| dc.subject.ger | Früherkennung Brustkrebs | de |
| dc.subject.ger | Blutanalyse mittels Flüssigbiopsie | de |
| dc.subject.eng | breast cancer | de |
| dc.subject.eng | CYR61 | de |
| dc.subject.eng | early detection | de |
| dc.subject.eng | liquid biopsy | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-14E7-0-9 | |
| dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
| dc.subject.gokfull | Medizin (PPN619874732) | de |
| dc.subject.gokfull | Gynäkologie / Geburtshilfe / Perinatologie - Allgemein- und Gesamtdarstellungen (PPN619876050) | de |
| dc.description.embargoed | 2020-12-01 | |
| dc.identifier.ppn | 1738629368 | |
| dc.creator.birthname | Pantel | |