Purpose: Repeated failures in melanoma therapy made clear that the molecular mechanisms leading to melanoma are still poorly understood. Here, we aim to provide a more comprehensive understanding of the transcriptional profiles and signaling pathways associated with melanoma.
Methods: Gene expression was analyzed using the Affymetrix Human Genome U133A 2.0 GeneChip arrays. To avoid culture artifacts, we used microdissected fresh frozen material of 18 melanocytic nevi (MN), 20 primary melanomas (PM) and 20 metastatic melanomas (MM). Statistical analysis was performed with Genomatix Chipinspector, Ingenuity™ Software, SPSS Software and Partek Genomic Suite 6.4. Expression levels of selected transcripts were verified by quantitative real-time RT-PCR and immunostaining of a tissue microarray sampling more than 280 cases of MN, PM, and MM with known clinical outcome.
Results: A total of 284 differentially expressed genes was detected in PM compared to MN and 189 genes in MM compared to PM affecting common cancer pathways such as MAPK-, Wnt-, and Notch-signaling. Using principal component analysis, the samples could be grouped according to their histological entity. We identified a panel of novel melanoma-associated markers: FRZB, an antagonist of Wnt; TLE1, a transcription factor partner of TCF/LEF-1; CNTN1, an activator of Notch signaling; two Serpin peptidase inhibitors, Serpin B3/B4, and the TGF-β family member GDF15, the latter with association to MAPK-signaling.

In dieser Arbeit wurden humane Gewebeproben von 18 melanozytären Nävuszellnävi, 20 Melanomen und 20 Melanommetastasen aus der Abteilung für Dermatologie der Universität Regensburg verwendet. Nach Isolierung der RNA und Überschreibung in zweisträngige cDNA und Biotin markierte cRNA erfolgte die Hybridisierung auf Mikroarrays. Mit IngenuityTM Pathways Analysis wurden funktionelle Verbindungen der signifikant regulierten Gene, Netzwerke und eingebundene Signalkaskaden aufgedeckt. Eine Hauptkomponentenanalyse erlaubte die dreidimensionale Darstellung der Einzelproben in Abhängigkeit von ihrem Expressionsmuster.
Zur Validierung der Mikroarray Daten von Serpin B3, Serpin B4, FRZB, TLE1 und CNTN1 wurden zusätzlich quantitative Echtzeit-PCR (QPCR) Untersuchungen durchgeführt.
Die Genprodukte von GDF15 und MMP1 wurden anhand von Tissue-Mikroarrays nachgewiesen. Anschließend wurde die Überlebenszeit der Patienten mit den Expressionsgraden der Gene GDF15 und MMP1 verglichen.
Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Primärtumoren und Metastasen des Melanoms unterschiedliche Genexpressionsmuster aufweisen, insbesondere auch im Vergleich mit gutartigen Melanozyten. Die differentiell exprimierten Gene spiegeln die Aktivierung und Inaktivierung wichtiger Tumor-Signalwege wider (MAP-Kinase-, Wnt- und Notch- Signalwege). Zudem konnten Gene, die bisher für das Melanom unbekannt waren, beschrieben werden. Um daraus diagnostischen und therapeutischen Nutzen ziehen zu können, bedarf es weiterer zukünftiger Untersuchungen.