Humane maligne Gliome stellen die häufigste Form primärer Hirntumore des Erwachsenenalters dar. Ihre anatomische Lokalisation, die Infiltration des umgebenden gesunden Gehirngewebes und die Unterdrückung einer gegen den Tumor gerichteten Immunantwort tragen zu ihrem hochgradig aggressivem Phänotyp bei. Trotz intensiver Bemühungen, die neurochirurgischen, radiologischen und chemotherapeutischen ...
Abstract (German)
Humane maligne Gliome stellen die häufigste Form primärer Hirntumore des Erwachsenenalters dar. Ihre anatomische Lokalisation, die Infiltration des umgebenden gesunden Gehirngewebes und die Unterdrückung einer gegen den Tumor gerichteten Immunantwort tragen zu ihrem hochgradig aggressivem Phänotyp bei. Trotz intensiver Bemühungen, die neurochirurgischen, radiologischen und chemotherapeutischen Behandlungsmethoden zu verbessern, beträgt die mediane Überlebensdauer bei Patienten mit der aggressivsten Form, dem Glioblastoma multiforme (GBM) nur circa 18 Monate nach Diagnose. Maligne Gliome sind durch eine Reihe distinkter genetischer Veränderungen gekennzeichnet, wobei eine der häufigsten Aberrationen den epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR, ErbB1, HER-1) betrifft. Dieser ist in 40-50% der Gliome amplifiziert, außerdem liegt häufig eine transkriptionelle Überexpression und eine Aktivierung des Signalwegs über autokrine Rückkopplungsmechanismen vor. Zudem kann die Amplifikation mit einer aktivierenden Mutation (EGFRvIII) einhergehen. Der EGFR stellt den Prototyp von Rezeptortyrosinkinasen der Klasse I dar und gehört einer Familie von vier homologen Rezeptoren (ErbB1-ErbB4) an. Die Aktivierung des Rezeptors erfolgt durch die Bindung spezifischer Liganden (z.B. EGF, TGFalpha) mit anschließender Bildung von ErbB- Homo- oder Heterodimeren und Phosphorylierung bestimmter intrazellulärer Aminosäurereste. Dadurch rekrutierte Effektormoleküle vermitteln die Aktivierung verschiedener Signalkaskaden (z.B. MAPK, PI(3)K), die zu Proliferation, Migration und erhöhten Überlebensraten der Zellen führen können. Der EGFR ist das Ziel verschiedener therapeutischer Strategien. Während kleine synthetische Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKIs) und monoklonale Antikörper die Aktivität des EGFR blockieren, inhibieren Antisense-Oligonukleotide und Ribozyme dessen Proteinsynthese. Einen alternativen Ansatz zu letztgenannten Methoden stellt die Verwendung von small interfering RNAs (siRNAs) dar. Diese 21 Nukleotide langen doppelsträngigen RNAs wurden als Bestandteile eines intrazellulären Mechanismus´ (RNA Interferenz, RNAi) identifiziert, der zur Abwehr von Viren und mobilen genetischen Elementen dient und RNA-Moleküle degradiert, die Sequenzhomologie zu den eingesetzten siRNAs aufweisen. Durch Selektion spezifischer Abschnitte der Ziel-mRNA und die Herstellung dazu homologer synthetischer siRNAs, kann die mRNA eines therapeutisch relevanten Gens, hier des EGFR, spezifisch abgebaut werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst, die zu Beginn der Untersuchungen noch völlig neuartige Anwendung von siRNAs in humanen Gliomzellen zu etablieren. Im folgenden sollte die Expression des für die Progression dieser Tumore potentiell relevanten EGFR durch spezifische siRNAs reduziert und so ein weniger maligner Phänotyp in den verwendeten Zellinien induziert werden. Der Effekt der EGFR-Regulation auf die Genexpression wurde anhand von Mikroarray-Analysen untersucht.
Translation of the abstract (English)
Malignant glioma represent the most common primary brain tumors in the adult. Their anatomical localization, the infiltration of the surrounding healthy brain parenchyma and the suppression of a tumor-directed immune response contribute to their highly aggressive phenotype. Despite extensive efforts to improve surgery, radiology and chemotherapy, the median survival for patients with glioblastoma ...
Translation of the abstract (English)
Malignant glioma represent the most common primary brain tumors in the adult. Their anatomical localization, the infiltration of the surrounding healthy brain parenchyma and the suppression of a tumor-directed immune response contribute to their highly aggressive phenotype. Despite extensive efforts to improve surgery, radiology and chemotherapy, the median survival for patients with glioblastoma multiforme (GBM) averages only 18 months. One of the most frequently altered genes in malignant glioma is the epidermal growth factor receptor (EGFR). EGFR gene amplification occurs in 40-50% of glioma, and tumors without amplification might also display an overexpression of this receptor. A common mutation (EGFRvIII), occuring in about half of the amplified glioma, confers enhanced tumorigenicity by rendering the receptor constitutively active. EGFR represents the prototype of class I receptor tyrosine kinases (RTKs) and belongs to a family of 4 homologous receptors (ErbB1-4). Receptor activation takes place after binding of specific ligands (e. g. EGF, TGFalpha). Ligand binding causes receptor dimerization and activation of the tyrosine kinase domain, which in turn phosphorylates both the receptor itself and downstream effector molecules. This results in signaling through multiple pathways (e.g. ERK1/2, PI(3)K), causing cellular responses like enhanced proliferation, migration and transcriptional activity, as well as decreased apoptosis. Several new strategies have been developed to target EGFR, including monoclonal antibodies (mAbs), small molecule tyrosine kinase inhibitors (TKIs), ribozymes and antisense oligonucleotides (AS-ODNs). Whereas mAbs and TKIs function by blocking EGFR activity, ribozymes and AS-ODNs inhibit its protein biosynthesis. An alternative approach to the latter methods is the use of small interfering RNAs (siRNAs). siRNAs consist of short duplexes of 21 nucleotides and have been identified as essential components of an cellular defense mechanism against viruses and mobile genetic elements, termed RNA interference (RNAi). The RNAi machinery degrades RNA molecules that contain sections with sequence homology to the siRNAs incorporated in the RNAi multienzyme complex. By selecting specific target mRNA sequences and generating homologous synthetic siRNAs, a target gene (e.g. EGFR) can be specifically silenced. The aim of this study was at first to establish the application of siRNAs in human malignant glioma cells. This was followed by the siRNA-mediated "knock-down" of EGFR mRNA and protein expression in order to induce a less malignant phenotype in the selected brain tumor cell lines. In addition, microarray analyses were performed to investigate the influence of EGFR downregulation on global gene expression.
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