| License: Publishing license for publications excluding print on demand (1MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-279547
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.27954
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 27 March 2014 |
| Referee: | Prof. Dr. Anja-Katrin Boßerhoff and Prof. Dr. Sigrid Karrer |
| Date of exam: | 20 March 2013 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Pathologie |
| Keywords: | Melanom, Genexpression, real-time PCR |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 27954 |
Abstract (German)
Das maligne Melanom ist eine der bösartigsten Tumorerkrankungen des Menschen, deren Inzidenz in den letzten Jahren zunehmend ansteigt. Die Zellen, die dabei maligne entarten, sind die Pigmentzellen des Menschen, die Melanozyten. Im Laufe ihrer äußerst raschen malignen Progression verlieren sie immer mehr ihre ursprünglichen zellulären Eigenschaften. Ursächlich daran beteiligt sind unter anderem ...
Abstract (German)
Das maligne Melanom ist eine der bösartigsten Tumorerkrankungen des Menschen, deren Inzidenz in den letzten Jahren zunehmend ansteigt. Die Zellen, die dabei maligne entarten, sind die Pigmentzellen des Menschen, die Melanozyten. Im Laufe ihrer äußerst raschen malignen Progression verlieren sie immer mehr ihre ursprünglichen zellulären Eigenschaften. Ursächlich daran beteiligt sind unter anderem Veränderungen und Mutationen im Bereich der DNA sowie Fehlregulierungen von Stoffwechsel- und Signaltransduktionskaskaden innerhalb der Zellen. Im Zuge dessen ändert sich auch die Expression verschiedenster Gene. Dabei kommt es sowohl zur verstärkten als auch zur verminderten Expression im Vergleich zu den benignen Melanozyten. In den letzen Jahren wurde diese Änderung der Genexpression mithilfe von affymetrix arrays anhand eines Großteils der menschlichen Gene unter verschiedenen Fragestellungen untersucht. Diese Daten sind in der Online-Datenbank des NCBI (National Center for Biotechnology Information) frei zugänglich.
Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, neue Zielgene zu identifizieren, die in der Entwicklung des malignen Melanoms eine entscheidende Rolle spielen. Gleichzeitig sollte die Frage beantwortet werden, ob die Online-Datenbank des NCBI als Ausgangspunkt für die Suche nach solchen Gene dienen könne. Dazu wurde ein aufwändiger und mehrstufiger Auswahlprozess entwickelt, im Zuge dessen mehrere Tausend Gene untersucht wurden. Für jedes Gen wurden die Ergebnisse von bis zu sieben affymetrix arrays analysiert, und auf diese Weise die Auswahl der Gene immer weiter gefiltert. Die Endauswahl der Gene bestand schließlich aus 60 Genen (36 „überexprimierte“ und 24 „unterexprimierte“), die durch den Auswahlprozess als überaus interessant hinsichtlich ihrer Rolle als potenzielles Zielgen bewertet wurden. Als Kandidatengene für die experimentellen Untersuchungen wurden daraus FHOD3 (formin homology 2 domain containing 3, FHOS2, formactin 2), TNFRSF21 (tumor necrosis factor receptor superfamily, member 21), HEY1 (hairy/enhancer-of-split related with YRPW motif 1) und COBL (Cordon bleu homologue (mouse)) ausgewählt. Die arrays zeigten eine signifikant erhöhte Expression im malignen Melanom im Vergleich zu Melanozyten für FHOD3, TNFRSR21 und HEY1. Für COBL dagegen zeigten die Daten eine signifikant verminderte Expression im Melanom im Vergleich zu Melanozyten.
Daraufhin folgte die experimentelle Untersuchung dieser Gene mit Hilfe der quantitativen real time PCR Technik. Die zu quantifizierende mRNA wurde dabei aus NHEMs (normal human epidermal melanocytes) und primären (Mel Ei, Mel Wei, Mel Ho und Mel Juso) sowie metastasierten (Mel Im, Mel Ju, Sk-mel 3, Sk-mel 28, HTZ19d, MV3, HMB2 und 501 Mel) Melanomzelllinien gewonnen. Die Ergebnisse zeigten für FHOD3 keine signifikanten Veränderungen im Laufe der malignen Progression. Für TNFRSF21 konnte ein signifikanter Anstieg der Expression in primären Tumorzellen im Vergleich zu Melanozyten nachgewiesen werden. Auch der Anstieg der Expression in metastasierten Melanomzellen im Vergleich zu Melanozyten und primären Tumorzellen war signifikant. Bei HEY1 zeigte sich ebenfalls ein signifikanter Anstieg der Expression in den primären Melanomzellen im Vergleich zu den Melanozyten. Bei den metastasierten Tumorzelllinien ergab sich der Hinweis auf mindestens zwei verschiedene Subpopulationen. Die größere (bestehend aus Mel Im, Mel Ju, HTZ19d, HMB2 und 501 Mel) zeigte eine signifikante Steigerung der Expression im Vergleich zu den Melanozyten und den primären Tumorzellen. Für COBL konnte die quantitative real time PCR nicht durchgeführt werden, da sich für das Gen kein geeignetes Primerpaar etablieren ließ.
Auf diese Art und Weise konnten daher mit TNFRSF21 und HEY1 zwei neue Zielgene für das maligne Melanom identifiziert werden, deren weitere Analyse interessante Einblicke in das Tumorgeschehen verspricht. Außerdem wird es wissenswert sein zu beobachten, ob sich in der Zukunft eine tumorfördernde oder –hemmende Funktion für diese beiden Proteine herausstellen wird. Hinsichtlich ihrer Funktion in benignen Zellen und der Beobachtungen in anderen Tumorprozessen erscheinen beide Alternativen als möglich.
Die Frage, ob die Online-Datenbank des NCBI als Ausgangspunkt für die Suche nach Zielgenen allgemein geeignet ist, kann im Rahmen dieser Arbeit positiv beantwortet werden. Dafür spricht einerseits, dass bei zwei der drei experimentell untersuchten Gene die ermittelten Werte und Daten den Erwartungen entsprachen und die Ergebnisse der arrays widerspiegelten. Darüber hinaus konnten auch für einen Großteil der restlichen Gene der Endauswahl gleichlautende Assoziationen mit dem malignen Melanom oder anderen Tumorgeschehen in aktuellen wissenschaftlichen Publikationen gefunden werden.
Translation of the abstract (English)
The malignant melanoma is one of the most malignant tumorous diseases known to mankind. Its incidence is rising steadily over the last years. The cells, which degenerate malignantly, are the human pigment cells, the melanocytes. During their extremely fast malignant progression, they constantly continue to lose their original cellular qualities. This progression is in parts caused by DNA changes ...
Translation of the abstract (English)
The malignant melanoma is one of the most malignant tumorous diseases known to mankind. Its incidence is rising steadily over the last years. The cells, which degenerate malignantly, are the human pigment cells, the melanocytes. During their extremely fast malignant progression, they constantly continue to lose their original cellular qualities. This progression is in parts caused by DNA changes and mutations as well as by irregular adjustments of cascades, both in metabolism and signal transduction, inside the cells. In the course of this, also changes in the gene expression occur. This can result in a higher or lower expression level of genes compared with the genetic profile of the benign melanocytes. Over the last years these changes in gene expression have been examined with affymetrix arrays for the majority of the human genome. The data of these studies is accessible on the online data bank of the NCBI (National Center for Biotechnologiy Information).
The goal of this dissertation was to identify new target genes which play an essential role in the development of the malignant melanoma. At the same time we wanted to answer the question if the online data bank of the NCBI could be used as a basis for the search after these genes. For that purpose a complex selection process was developed in which course several thousands of genes were analyzed. For every gene the results of up to seven affymetrix arrays were examined, thus more and more filtering the selection of the genes. The final selection contained 60 genes (36 with a higher and 24 with a lower gene expression level compared to the melanocytes). All of these genes were rated as very interesting candidates in terms of their role as a potential target gene. For the experimental procedures FHOD3 (formin homology 2 domain containing 3, FHOS2, formactin 2), TNFRSF21 (tumor necrosis factor receptor superfamily, member 21), HEY1 (hairy/enhancer-of-split related with YRPW motif 1) and COBL (Cordon bleu homologue (mouse)) were chosen. The affymetrix arrays showed a significantly elevated gene expression level in the malignant melanoma for FHOD3, TNFRSF21 and HEY1. For COBL the data showed a significantly reduced gene expression level in the melanoma compared to the melanocytes.
The next step was the experimental analysis of these genes using quantitative real time PCR technology. The mRNA was extracted from NHEM (normal human epidermal melanocytes) as well as primary (Mel Ei, Mel Wei, Mel Ho and Mel Juso) and metastasized (Mel Im, Mel Ju, Sk-mel 3, Sk-mel 28, HTZ19d, MV3, HMB2 and 501 Mel) melanoma cell lines. The results for FHOD3 did not show any significant changes in the gene expression level during the malignant progression. TNFRSF21 showed a significant gene expression increase in the primary melanoma cells compared to the level of the melanocytes and another significant increase in the metastasized cells compared to both the levels of the melanocytes and the primary melanoma cells. HEY1 also showed a significant gene expression increase in the primary melanoma cells compared to the level of the melanocytes. Concerning the gene expression of HEY1 in the metastasized melanoma cell lines, a closer analysis of the results suggested the existence of two different subpopulations. The bigger one (Mel Im, Mel Ju, HTZ19d, HMB2 and 501 Mel) showed a sifnificant gene expression increase compared to both the levels of the melanocytes and the primary melanoma cells. COBL could not be analyzed by quantitative real time PCR technology because it was not possible to establish a primer for this gene.
According to these analyses TNFRSF21 and HEY1 were identified as new target genes for the malignant melanoma. Future investigations of these genes promise interesting new insights in the tumor process. Furthermore it will be knowledgable to find out, whether a tumor suppressor or an oncogene function will be determined for these two genes. According to their known functions in benign cells and observations in other tumor processes, both alternatives seem to be possible.
The question, if the online data bank of the NCBI is usable as a basis for the search after target genes in general, can be answered positively according to our data. Two of the three genes that were analyzed experimentally showed the expected results and also reflected the results of the arrays. Moreover, for a bigger part of the remaining genes included in the final selection, we found conformous associations with the malignant melanoma or other tumor processes in current scientific publications.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 02:57
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