| dc.contributor.advisor | Ihler, Friedrich Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Hähne, Ronja | |
| dc.date.accessioned | 2021-04-09T09:27:40Z | |
| dc.date.available | 2021-04-29T09:53:52Z | |
| dc.date.issued | 2021-04-09 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0008-57E7-2 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8534 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 610 | de |
| dc.title | Charakterisierung von Tumorstammzellen eines Plattenepithelkarzinoms des Hypopharynx | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Characterisation of cancer stem cells of a squamous cell cancer of hypopharynx | de |
| dc.contributor.referee | Ihler, Friedrich Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2021-04-20 | |
| dc.description.abstractger | Das aktuelle Verständnis des heterogenen Aufbaus von malignen Tumoren geht von der Existenz von Tumorstamm- und Tumorstromazellen aus. Tumorstammzellen spielen wahrscheinlich eine wesentliche Rolle bei Therapieversagen und Metastasierung. Ein weiteres Phänomen im Zusammenhang mit der Metastasierung ist die epithelial-mesenchymale Transition (EMT), bei der die Zellen epithelialer Tumore einen mesenchymalen Phänotyp annehmen. In dieser Arbeit wurde die Rolle der EMT in Tumorstammzellen und Metastasen eines Plattenepithelkarzinoms des Hypopharynx untersucht.
Aus einem Plattenepithelkarzinom des Hypopharynx wurde eine Zelllinie etabliert. Zur Anreicherung von Tumorstammzellen fand eine Haltung unter den Bedingungen einer Sphäroidkultur statt. Nach RNA-Extraktion aus Gewebe von Tumor, Metastase, primärer Zellkultur und Sphäroidkultur erfolgte eine Transkriptomanalyse (Human 8 × 60 K design array, Agilent Technologies, Waldbronn, Deutschland). Durch gene set expression analysis
(GSEA) wurde die Expression von Gensignaturen für EMT, für einen invasiven Phänotyp sowie für häufige genetische Veränderungen der Plattenepithelkarzinome der Mundhöhle, mit der Folge von Amplifikation und Überexpression, evaluiert. Mit Hilfe von Immunhistochemie, Durchflusszytometrie und Genexpressionsanalyse erfolgte eine Validierung anhand des epithelialen Markers E-Cadherin und des Tumorstammzellmarkers CD44.
Sowohl Primärtumor und Metastase als auch primäre Zellkultur und Sphäroidkultur waren positiv für CD44. E-Cadherin wurde stark vom Primärtumor und primärer Zellkultur exprimiert. Die Durchflusszytometrie ergab eine heterogene Zusammensetzung der Sphäroidkultur mit Auftreten einer Zellpopulation mit E-Cadherin-Verlust sowie ein Rückgang der CD44-Expression. Die GSEA der Transkriptionsdaten zeigte eine signifikante Anreicherung (FDR < 25 %, p < 5 %) eines EMT-Gensets (MSigDB-Name: M5930, Hallmark_epithelial_mesenchymal_transition) im Primärtumor und der Sphäroidkultur sowie der Signatur für einen invasiven Phänotyp (MsigDB-Name: M2572, Anastassiou_multicancer_invasiveness_signature) im Primärtumor gegenüber anderen Phänotypen.
Der hier untersuchte Primärtumor wies im Gegensatz zu seiner Metastase einen mesenchymalem Phänotyp auf, obwohl Zellen der Metastase bereits die metastatische Kaskade absolviert haben. Ursächlich könnten mesenchymal-epitheliale Transition (MET) oder Tumorevolution sein. Trotz des mesenchymalen und invasiven Phänotyps des Primärtumors fehlte der Verlust von E-Cadherin als ein wichtiges Kriterium der EMT. Da EMT einen Prozess beschreibt, könnten ebenso hybride Phänotypen entstehen. Dagegen kam es neben der Selektion von Tumorstammzellen durch eine Sphäroidkultur auch zur Ausbildung einer Zellpopulation mit mesenchymalem Phänotyp und Verlust von E-Cadherin.
CD44 dürfte als Tumorstammzellmarker nur auf wenigen Zellen zu finden sein. Hohe Expressionswerte gingen in der vorliegenden Arbeit mit einer erhöhten Genexpression einher. Sie ließen sich bereits häufiger bei Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereiches und bei der Etablierung von permanenten Zelllinien finden. In der Sphäroidkultur können auch CD44-negative Zellen Tumorstammzelleigenschaften besitzen.
Um in Zukunft Tumorstammzellen und Metastasierung besser verstehen zu können, braucht es weitere Untersuchungen der Zusammenhänge zwischen Tumorstammzelleigenschaften und EMT. Für eine genauere Betrachtung der hybriden Phänotypen sollten Zellen aus dem Primärtumor, aus den zirkulierenden Tumorzellen und den Metastasen gleichzeitig auf epitheliale, mesenchymale und Tumorstammzelleigenschaften studiert werden. Tumorstammzellmarker wie CD44 sollten nach Möglichkeit mit weiteren, wie beispielsweise CD133, kombiniert werden, da es wahrscheinlich keine universellen Marker gibt. | de |
| dc.description.abstracteng | The current understanding of the heterogeneous structure of malignant tumors is based on the existence of tumor stem cells and tumor stromal cells. Tumor stem cells are likely to play a major role in treatment failure and metastasis. Another phenomenon related to metastasis is the epithelial-mesenchymal Transition (EMT) in which the cells of epithelial tumors switch to a mesenchymal phenotype. In this work the role of EMT in tumor stem cells and metastasis of a hypopharyngeal squamous cell carcinoma was examined.
A cell line was established from a squamous cell carcinoma of the hypopharynx. The cells were kept under the conditions of a spheroid culture to enrich tumor stem cells. After RNA extraction from tissue of primary tumor, metastasis, primary cell culture, and spheroid culture, a transcriptome analysis (Human 8 × 60 K design array, Agilent Technologies, Waldbronn, Germany) followed. The expression of gene signatures for EMT, for an invasive phenotype, and for frequent genetic changes in squamous cell carcinoma of the oral cavity resulting in amplification and overexpression was evaluated by gene set expression analysis (GSEA). The epithelial marker E-cadherin and the tumor stem cell marker CD44 were validated with the help of immuno-histochemistry, flow cytometry and gene expression analysis.
Primary tumor and metastasis as well as primary cell culture and spheroid culture were positive for CD44. E-cadherin was strongly expressed by the primary tumor and primary cell culture. Flow cytometry revealed a heterogeneous composition of the spheroid culture with the appearance of a cell population with loss of E-cadherin and a decline of CD44 expression. The GSEA of the transcription data showed a significant enrichment (FDR <25%, p <5%) of an EMT gene set (MSigDB name: M5930, Hallmark_epithelial_mesenchymal_transition) in the primary tumor and the spheroid culture. Furthermore, a signature for an invasive phenotype (MsigDB name: M2572, Anastassiou_multicancer_invasiveness_signature) was enriched in the primary tumor as compared to other phenotypes.
The primary tumor showed, in contrast to its metastasis, a mesenchymal phenotype although cells of the metastasis already completed the metastatic cascade. Mesenchymal-epithelial transition (MET) or tumorevolution are possible reasons for this. Despite the mesenchymal and invasive phenotype of the primary tumor, the loss of E-cadherin was absent as an important criterion of the EMT. Since EMT describes a process, also hybrid phenotypes can arise. Besides the selection of tumor stem cells, also the formation of a cell population with mesenchymal phenotype and loss of E-cadherin occurred in the spheroid culture.
CD44 is only likely to be found on a few cells as a tumor stem cell marker. In this work, high expression values of CD44 were accompanied by an increased gene expression. They were shown to be found often in head and neck squamous cell carcinoma and in the establishment of permanent cell lines. In the spheroid culture, CD44-negative cells can also have tumor stem cell properties.
For a better understanding of tumor stem cells and metastasis, further studies on the relationship between tumor stem cells and EMT are needed. For a closer look at the hybrid phenotypes, cells from the primary tumor, from the circulating tumor cells, and the metastasis should be studied simultaneously for epithelial, mesenchymal and tumor stem cell properties. Due to the likely absence of universal markers, cancer stem cell markers such as CD44 should be combined with others, for example with CD133. | de |
| dc.contributor.coReferee | Brockmeyer, Phillipp PD Dr. Dr. | |
| dc.subject.ger | Tumorstammzellen | de |
| dc.subject.ger | epitheliale-mesenchymale Transition | de |
| dc.subject.ger | Tumorbiologie | de |
| dc.subject.ger | Metastasierung | de |
| dc.subject.ger | HNO Tumor | de |
| dc.subject.ger | Hypopharynxkarzinom | de |
| dc.subject.ger | Plattenepithelkarzinom Kopf-Hals Bereich | de |
| dc.subject.eng | cancer stem cell | de |
| dc.subject.eng | hnscc | de |
| dc.subject.eng | head and neck squamous cell cancer | de |
| dc.subject.eng | EMT | de |
| dc.subject.eng | Epithelial-Mesenchymal Transition | de |
| dc.subject.eng | hypoharyngeal cancer | de |
| dc.subject.eng | tumorbiology | de |
| dc.subject.eng | metastasis | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0008-57E7-2-9 | |
| dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
| dc.subject.gokfull | Medizin (PPN619874732) | de |
| dc.description.embargoed | 2021-04-27 | |
| dc.identifier.ppn | 1753598966 | |
| dc.creator.birthname | Gratz | de |