| License: Publishing license for publications including print on demand (3MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-286290
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.28629
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | August 2014 |
| Referee: | Prof. Dr. Anja-Katrin Bosserhoff |
| Date of exam: | 30 July 2013 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Pathologie |
| Keywords: | malignes Melanom, GEO Profiles, Microarray, KCNN2, SHFM1, PLXNA1, FOXD1 |
| 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: | 28629 |
Abstract (German)
Das maligne Melanom, das von den Melanozyten der Haut ausgeht, zählt zu den bösar-tigsten Tumorerkrankungen des Menschen. Aufgrund seiner Eigenschaft frühzeitig zu metastasieren, ist es durch eine oft schlechte Prognose und einen häufig letalen Verlauf gekennzeichnet. Häufige Ursachen für die Entartung der Melanozyten sind Mutationen oder Expressionsänderungen von Genen dieser Zellen. In den ...
Abstract (German)
Das maligne Melanom, das von den Melanozyten der Haut ausgeht, zählt zu den bösar-tigsten Tumorerkrankungen des Menschen. Aufgrund seiner Eigenschaft frühzeitig zu metastasieren, ist es durch eine oft schlechte Prognose und einen häufig letalen Verlauf gekennzeichnet. Häufige Ursachen für die Entartung der Melanozyten sind Mutationen oder Expressionsänderungen von Genen dieser Zellen. In den vergangenen Jahren wurden bereits große Fortschritte bei der Identifizierung von Genen, die zur Pathogenese des Melanoms beitragen, erzielt.
Ziel dieser Arbeit war, anhand einer Onlinedatenbank weitere Gene zu finden, die aufgrund der veröffentlichten Daten auf eine Assoziation mit dem malignen Melanom hinweisen.
Hierfür wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Studien der Internetdatenbank GEO Profiles des National Center for Biotechnology Information (NCBI) analysiert. Für 8000 Gene wurden bis zu sieben Affymetrix Arrays auf dieser Internetplattform des NCBI im Hinblick auf eine Korrelation mit dem malignen Melanom untersucht. Von den Genen, die anhand dieser Analyse als im Melanom reguliert gefunden wurden, wurden im Rahmen dieser Arbeit die Gene KCNN2 (potassium intermediate/small conductance calcium-activated channel, subfamily N, member 2), SHFM1 (split hand/foot malformation (ectrodactyly) type 1) und PLXNA1 (Plexin A1) für weitere Untersuchungen ausgewählt. Die untersuchten Arrayexperimente zeigten für alle drei Gene eine signifikant erhöhte Expression im Melanom im Vergleich zu normalen Melanozyten. Für alle drei Gene war bislang noch keine Regulation im Melanom bekannt.
Anschließend wurde experimentell geprüft, ob der gefundene Zusammenhang für diese drei Gene bei der Melanompathogenese nachgewiesen oder widerlegt werden kann. Hierfür wurde die Expression der Gene in NHEMs (normale humane epidermale Mela-nozyten), primären Melanomzelllinien (Mel Ei, Mel Wei, Mel Juso, Mel Ho) und metastasierten Melanomzelllinien (Sk Mel 28, HTZ 19, Mel Im und Mel Ju) mittels quantitativer real-time PCR gemessen.
Für KCNN2 und SHFM1 fanden sich jedoch in den experimentellen Untersuchungen keine signifikanten Unterschiede in der Expressionsstärke zwischen den normalen Melanozyten und den Primärtumor- bzw. Metastasenzelllinien. Bei PLXNA1 hingegen war die Expressionsstärke des Gens sowohl in den Primärtumor- als auch in den Meta-stasenzelllinien im Vergleich zu den nicht entarteten Melanozyten signifikant erniedrigt. Daher wurde die Expression dieses Gens anschließend in Gewebeproben gemessen. Auch hierbei wurden Proben aus normaler Haut mit denen aus primärem Tumorgewebe und Metastasen (Lunge, Lymphknoten, Haut) verglichen. Im Gegensatz zu den Expressionsmessungen in den Zelllinien fand sich hierbei eine signifikant erhöhte Expression in den Proben aus Primärtumor im Vergleich zu normaler Haut oder Metastasen.
In den untersuchten Zelllinien konnte also für keines der drei Gene die aufgrund der Analyse der GEO Profiles-Datenbank erwartete Expression nachgewiesen werden. Mögliche Ursachen dieser differentiellen Expression werden im Rahmen dieser Arbeit diskutiert. Die experimentelle Untersuchung von Gewebeproben dagegen konnte die erhöhte Expression von PLXNA1 im Melanom bestätigen.
Eine weitere Fragestellung dieser Arbeit war, ob eine solche Datenbank grundsätzlich geeignet ist, Gene herauszufiltern, die eine Korrelation mit der Melanomentstehung oder -entwicklung aufweisen. Für zwei der drei näher untersuchten Gene muss dies prinzipiell verneint werden, da die molekularbiologische Untersuchung bei beiden Genen die durch die Internetanalyse vermutete höhere Expression im malignen Mela-nom nicht bestätigen konnte. Allerdings wurde bei diesen beiden Genen die Expression nur in Zelllinien gemessen. Bei dem dritten untersuchten Gen ließ sich die erwartete höhere Expression in Gewebeproben nachweisen. Die Gewebeproben spiegeln die tatsächlich vorhandene Genexpression in diesem Probenmaterial wider, während die Genexpression in den Zellkulturen unter anderem von dem Kulturmedium und den Anzuchtbedingungen abhängt und damit störanfällig sein kann. Daher muss in diesem Fall das Ergebnis in den Gewebeproben als ausschlaggebender als das aus den Zellli-nien erachtet werden. In diesem Fall weisen also sowohl die Expressionsmessung im Gewebe als auch die Analyse der Online-Datenbank eine verstärkte Expression von PLXNA1 im Melanom im Vergleich zu normalen Melanozyten auf. Dies zeigt, dass die verwendete Methode zumindest bedingt geeignet ist, um Gene zu identifizieren, die eine Korrelation mit dem Melanom aufweisen.
Translation of the abstract (English)
Malignant melanoma, which derives from the melanocytes of the skin, belongs to the most malignant human neoplasias. Because of its ability to metastasize at an early stage, it is often characterized by a poor prognosis and a lethal progress. Common causes for the transformation of melanocytes are mutations or changes in gene expression of these cells. During the last years, progress was made ...
Translation of the abstract (English)
Malignant melanoma, which derives from the melanocytes of the skin, belongs to the most malignant human neoplasias. Because of its ability to metastasize at an early stage, it is often characterized by a poor prognosis and a lethal progress. Common causes for the transformation of melanocytes are mutations or changes in gene expression of these cells. During the last years, progress was made concerning the identification of genes contributing to the pathogenesis of melanoma.
One aim of this thesis was to find further genes which point to an association with the malignant melanoma, by analysing an online database (NCBI, GEO Profiles).
For the present work several studies of the online database GEO Profiles of the National Center for Biotechnology Information (NCBI) were analysed. 8,000 genes shown in up to seven Affymetrix Arrays on this platform were examined regarding their correlation with the malignant melanoma. Among all the genes found to be regulated in melanoma the genes KCNN2 (potassium intermediate/small conductance calcium-activated channel, subfamily N, member 2), SHFM1 (split hand/foot malformation (ectrodactyly) type 1) and PLXNA1 (Plexin A1) were chosen for further examination within this thesis. The analysed arrays showed a significantly higher expression in melanoma compared to normal melanocytes for all the three genes. For these genes, a deregulation in melanoma was not known before.
Further experiments were performed to confirm the correlation of these genes and melanoma pathogenesis. Gene expression was measured in NHEMs (normal human epidermal melanocytes), primary melanoma cell lines (Mel Ei, Mel Wei, Mel Juso, Mel Ho) and in metastasized melanoma cell lines (Sk Mel 28, HTZ 19, Mel Im, Mel Ju). These measurements were made by using quantitative real-time PCR (Polymerase Chain Reaction) technology.
In the experimental analyses, KCNN2 and SHFM1 did not show significant differences found in the gene expression of normal melanocytes compared to primary tumor cell lines or metastated cell lines. In contrast, for PLXNA1 gene expression was significantly lower in the primary tumor cell lines and in the metastasized cell lines compared to normal melanocytes. For this reason, the gene expression of PLXNA1 was also measured in tissue specimens. As before, samples of normal skin were compared with those of primary tumor tissue and metastasis tissue (lung, lymph nodes, skin). In contrast to the expression in the cell lines a significant higher expression in the specimens of primary tumor compared with normal skin or metastases was observed.
Taking everything into consideration, for none of the three genes the expression regulation predicted by analysis of array data could be detected in the analysed cell lines. Possible reasons for this finding are discussed within the presented thesis. In contrast, the experimental examination of samples of tissue could confirm the elevated expression of PLXNA1 in the melanoma.
Another topic of this work was to find out if such a database analysis is generally appropriate to find genes which show a correlation with the melanoma pathogenesis or progression. For two of the three analysed genes this question has to be negated in general, as the molecular biologic examination could not confirm the supposed higher expression in the melanoma. However, the expression of these genes was only measured in cell lines and possible reasons for the different expression are discussed within this thesis. For the third gene the expected expression could be detected in tissue samples. Tissue samples reflect the actual gene expression more realistically while the gene expression in cell cultures is among others dependent of the culture medium and the culture conditions and can therefore be more prone to interference. For that reason, the result of the tissue samples can be considered more important. In the case of the gene PLXNA1 the measurement of the expression in tissue as well as the analysis of the online database present a higher expression in melanoma compared to normal melanocytes. This shows that the used method is at least partially appropriate to identify genes which show a correlation with the malignant melanoma.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 01:58
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