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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-opus-4202
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.10271
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Date: | 13 March 2005 |
| Referee: | Gero (Dr.) Brockhoff |
| Date of exam: | 28 September 2004 |
| Institutions: | Chemistry and Pharmacy > Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik |
| Keywords: | Brustkrebs , Onkogen HER2/neu , Epidermaler Wachstumsfaktor-Rezeptor , Trastuzumab , Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer , Zellzyklus , Proliferation , Mammakarzinom , erbB Rezeptor , EGFR , Herceptin , Rezeptor-Interaktion , FRET , Breast cancer treatment , erbB receptor , HER2/neu , EGFR , Herceptin , Trastuzumab , receptor interaction , FRET , cell cycle , proliferation |
| Dewey Decimal Classification: | 500 Science > 540 Chemistry & allied sciences |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 10271 |
Abstract (German)
Die Rezeptor-Tyrosin-Kinasen (RTK) der erbB-Familie (EGFR, c-erbB2 bzw. HER2/neu, c-erbB3 und c-erbB4) spielen in der Tumorgenese und für malignes Zellwachstum eine bedeutende Rolle. In ca. 25% der Mammakarzinome liegt eine Überexpression des c-erbB2 Rezeptor vor, deren Nachweis heute einen großen diagnostischen Stellenwert besitzt, zur Prognosebestimmung beiträgt und entscheidende therapeutische ...
Abstract (German)
Die Rezeptor-Tyrosin-Kinasen (RTK) der erbB-Familie (EGFR, c-erbB2 bzw. HER2/neu, c-erbB3 und c-erbB4) spielen in der Tumorgenese und für malignes Zellwachstum eine bedeutende Rolle. In ca. 25% der Mammakarzinome liegt eine Überexpression des c-erbB2 Rezeptor vor, deren Nachweis heute einen großen diagnostischen Stellenwert besitzt, zur Prognosebestimmung beiträgt und entscheidende therapeutische Konsequenzen in Bezug auf eine Medikation mit dem anti-c-erbB2 Antikörper Herceptin (Trastuzumab) hat. Eine Reihe von Studien zeigt jedoch, dass malignes Wachstum und therapeutische Erfolge auf der Basis der Überexpression nur eines Rezeptors nicht sicher vorhergesagt werden können. Als eine mögliche Ursache hierfür wird im c-erbB2 überexprimierenden Mammakarzinom die Koexpression des EGFR vorgeschlagen. Intrazelluläre Signalkaskaden werden ausschließlich durch gegenseitige Wechselwirkung der erbB-Rezeptoren aktiviert und somit wird durch deren Kooperation die Reaktion bzw. die Antwort einer Zelle auf extrazelluläre Liganden bestimmt. Die Zusammenhänge, die zu einem proliferativen oder anti-proliferativen Respons einer Zelle führen, sind jedoch nur in Ansätzen verstanden. Um diese Mechanismen aufzuklären, wurden in der vorliegenden Arbeit die Wachstumsfaktoren EGF (spezifischer Ligand des EGFR) und HRG (Bindung an c-erbB3 und c-erbB4) und des therapeutischen anti-c-erbB2-Antikörpers Herceptin in unterschiedlichen Kombinationen eingesetzt und deren Wirkung auf die Rezeptor-Interaktion, -Aktivierung/ Phosphorylierung und den proliferativen Respons einer Zelle durchflusszytometisch und proteinbiochemisch untersucht. Dazu wurden die Mammakarzinom-Zelllinien BT474 und SK-BR-3 als in vitro Zellkulturmodell ausgewählt. Sie zeigen eine c-erbB2 Überexpression mit unterschiedlicher EGFR-Koexpression (BT474: geringe EGFR-Expression; SK-BR-3: hohe EGFR-Expression). Ein in Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET)-Messungen in der Durchflusszytometrie identifizier-ter hoher Absolutlevel von EGF-induzierter EGFR Homo- und EGFR/c-erbB2 Heterodimerisierung zusammen mit einer durch EGF vermittelten Phosphorylierung am Y1173 des EGFR stehen im Zusammenhang mit einer stimulierenden Wirkung von EGF auf die Zellproliferation von BT474. Die Kombination aus einem geringen Level an EGFR Homo- und EGFR/c-erbB2 Heterodimerisierung, einer Verminderung der EGFR/c-erbB2 Heterodimerisierung und einer verstärkten Phosphorylierung am Y877 und Y1112 des c-erbB2 ist bei SK-BR-3 mit einem anti-proliferativen Effekt von EGF assoziiert. An der Signaltransduktion von HRG - ein potenter Stimulus für die Zellproliferation von BT474 und SK-BR-3 - ist keine der untersuchten Rezeptor-Interaktionen beteiligt und es wird keine der Phosphorylierungsstellen EGFR[Y1173] oder c-erbB2[Y877, Y1112, Y1248] durch diesen Wachstumsfaktor aktiviert. Herceptin wirkt bei BT474 und SK-BR-3 inhibitorisch auf die Zellproliferation, indem es die Zellzyklusdauer verlängert und eine Fraktion von Zellen in die G0-Phase überführt. Dabei tritt bei BT474 ein höherer Anteil an Zellen aus dem Zellzyklus aus, was dieser Zelllinie eine höhere Sensitivität gegenüber Herceptin zuschreibt. Für beide Zelllinien ist der inhibitorische Effekt von Herceptin auf die Zellproliferation mit einer c-erbB2 Homodimerisierung und c-erbB2 Phosphorylierung an den Tyrosinresten 877 und 1248 assoziiert. EGF induziert jedoch nur bei SK-BR-3 eine c-erbB2 Phosphorylierung an den Tyrosinen Y877 und Y1112, was mit einem inhibitorischen Effekt in Zusammenhang gebracht werden kann. Die Daten der vorliegenden Dissertation zeigen, dass der Einfluss von EGF, HRG und von Herceptin auf die Zellproliferation und das Muster der erbB-Rezeptor-Interaktion und -Aktivierung nicht alleine durch eine c-erbB2-Überexpression, sondern ebenso durch den Koexpressionslevel des EGFR vermittelt wird. Für die klinische Praxis spielen die vorgestellten Daten insofern eine besondere Rolle, als von der Überexpression des c-erbB2 Rezeptors offensichtlich nicht auf das Proliferationsverhalten einer Zelle geschlossen werden kann, sondern mit der Koexpression des EGFR ein weiterer relevanter Parameter für den Wachstumsfaktor- und Herceptin-vermittelten proliferativen Respons einer Zelle zu beachten ist. Eine Optimierung und Spezifizierung der Diagnose durch Berücksichtigung der EGFR/c-erbB2-Koexpression kann damit auch in der Klinik zu einer verbesserten Patientenstratifizierung für die Herceptin-Therapie des Mammakarzinoms beitragen.
Translation of the abstract (English)
Receptor-Tyrosin-Kinases (RTK) of the erbB-family (EGFR, c-erbB2/ HER2/neu, c-erbB3 and c-erbB4) play an important role in tumor development and growth of malignant cells. In approximately 25% of breast cancers the c-erbB2 receptor is overexpressed. The detection of c-erbB2 overexpression has important diagnostic and predictive value and is decisive for therapy with Herceptin (Trastuzumab). ...
Translation of the abstract (English)
Receptor-Tyrosin-Kinases (RTK) of the erbB-family (EGFR, c-erbB2/ HER2/neu, c-erbB3 and c-erbB4) play an important role in tumor development and growth of malignant cells. In approximately 25% of breast cancers the c-erbB2 receptor is overexpressed. The detection of c-erbB2 overexpression has important diagnostic and predictive value and is decisive for therapy with Herceptin (Trastuzumab). However, several studies demonstrate that malignant cell growth and success of therapy with Herceptin can not be predicted on the basis of c-erbB2 overexpression alone. As a possible reason a differential EGFR coexpression pattern is suggested. Intracellular signalling cascades are activated exclusively by mutual interaction of erbB-receptors leading to a cell's proliferative respons upon growth factor treatment. However, the interrelation of the erbB-receptor level and cell proliferation is incompletely understood. The focus of the present work is to delineate the correlation of erbB-receptor-interaction, activation/phosphorylation and cell proliferation upon stimulation with growth factors (EGF: ligand for EGFR; HRG: ligand for c-erbB3 and c-erbB4) and the therapeutic anti-c-erbB2 antibody Herceptin in different combinations by flow cytometry and protein biochemistry. BT474 and SK-BR-3 breast cancer cell lines showing c erbB2 overexpression but differential EGFR coexpression (BT474: low EGFR-expression; SK-BR-3: high EGFR-expression) were used for in vitro studies. EGF induced EGFR/EGFR and EGFR/c-erbB2 interactions - measured by Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) - and phosphorylation of EGFR[Y1173] correlate with stimulation of cell proliferation in BT474 cells. Both homo- and heterodimerization are considerably less pronounced in SK-BR-3 cells. Heterointeraction is additionally reduced by EGF treatment and phosphorylation at Y877 and Y1112 of c-erbB2 is increased, causing inhibition of cell proliferation. HRG stimulates cell proliferation extensively in both cell lines. However, HRG does not alter EGFR or c-erbB2 homoassociation, EGFR/c-erbB2 heterointeraction or receptor phosphorylation on the tyrosin residues 1173 of EGFR and 877. 1112 and 1248 of c erbB2. Herceptin exerts an inhibitory effect on BT474 and SK-BR-3 cell proliferation both by prolonging cell cycle duration and retrieving cells from the proliferating cell fraction. Herceptin drives BT474 cells more efficiently into quiescence than it does with SK-BR-3 cells and thereby blocks cell cycle progress of a large fraction. Therefore, BT474 is more sensitive to Herceptin treatment than SK-BR-3. In both BT474 and SK-BR-3 the anti-proliferative effect of Herceptin is associated with c-erbB2 homodimerization and c-erbB2 phosphorylation of Y877 and Y1248, whereas only in SK-BR-3 EGF induces Y877 and Y1112 phosphorylation of c-erbB2 and thereby mediating its inhibitory effect on this cell line. The Y1112 phosphorylation site, activated by EGF in SK-BR-3 cell, is bypassed in BT474. The data clearly show that the proliferative response upon treatment with the growth factors EGF and HRG and/or the therapeutic antibody Herceptin and the pattern of receptor-interaction and -activation are not determined by c-erbB2 overexpression alone but also depend on the coexpression level of EGFR. Rather the EGFR coexpression level is an additional parameter that determines cell proliferation of breast cancer cells upon exposure to growth factors and Herceptin. erbB-receptor coexpression may provide the basis for an optimized diagnosis and thereby may improve stratification of breast cancer patient for therapy with Herceptin.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 13:25
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