Dokument: Expression und Bedeutung des HOXB-Locus beim Urothelkarzinom

Titel:	Expression und Bedeutung des HOXB-Locus beim Urothelkarzinom
Weiterer Titel:	Expression and Function of the HOXB-Locus in Urothelial Carcinoma
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=53831
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20200730-111152-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Monsior, Juliana [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,04 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 24.07.2020 / geändert 24.07.2020
Beitragende:	Prof. Dr. Schulz, Wolfgang A. [Gutachter] Prof.Dr. Stoecklein, Nikolas [Gutachter]
Stichwörter:	Urthelkarzinomzelllinien, Urothelkarzinom, HOX-Gene, HOXB, lncRNA, ncRNA, nicht-kodierende RNA
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Das Urothelkarzinom (UC) stellt, durch seine hohe Rezidivrate und Progressionsneigung zu invasiven Karzinomen mit schlechter Prognose, eine Herausforderung an das Gesundheitssystem dar; Behandlung und Nachsorge erfordern regelmäßige Zystoskopien, operative Maßnahmen und Chemotherapie. Neben klassischen histopathologischen und klinischen Kriterien zur Stadieneinteilung und Risikoabschätzung werden in Zeiten der targeted therapy zunehmend molekulare Klassifikationsmodelle interessant, die auch zum Verständnis von Tumorentstehung und tumorfördernder Prozesse beitragen. So konnte im UC bereits ein „BASQ“-Subtyp mit häufiger plattenepithelialer Differenzierung und Expression „basaler“ Differenzierungsmarker definiert werden. Weitere „luminale“ Subtypen sind durch Biomarker urothelialer Differenzierung charakterisiert. Für den UroA Subtypen wurde eine erhöhte Expression anteriorer HOXA- und HOXB-Gene berichtet. HOX-Gene wurden bereits in verschiedenen Tumoren untersucht und ihre differentielle Expression mit Tumorprogression verknüpft. Die meisten bisherigen Daten zu HOX-Genen im UC ergeben sich aus Untersuchungen zur DNA-Methylierung und Expression in UC-Geweben. Bisher liegen keine Daten zur Expression dieser Gene in UC-Zelllinien und den Auswirkungen ihrer differentiellen Expression auf Zelleigenschaften in vitro vor. Um die Expression der HOXB-Gene und nicht-kodierender Transkripte des HOXB-Locus in UC-Zelllinien zu ermitteln, wurde ihre Expression in 13 UC-Zelllinien und zwei uroepithelialen Kontrollen mittels qRT-PCR (quantitative reverse Transkription Polymerasekettenreaktion) bestimmt und verglichen. Die Expression nicht-kodierender Transkripte des HOXB-Locus wurde mit möglichen Zielgenen der HOX-Cluster korreliert; die HOXB-Gene wurden mit bekannten urothelialen Differenzierungsmarkern korreliert. Ergänzend erfolgte ein Expressionsvergleich von HOXB-Genen in Ösophaguskarzinomzellen und -geweben mittels qRT-PCR bzw. Datenbankanalysen. Eine Vielzahl von Genen, wie auch nicht-kodierender Transkripte des HOXB-Locus, waren in den UC-Zelllinien vermindert exprimiert und häufig positiv miteinander korreliert. Die Ergebnisse sprechen für eine epigenetische Co-Regulation der HOXB-Gene in UC-Zelllinien und vermutlich auch Geweben, welche vereinbar ist mit Erkenntnissen zur vermehrten DNA-Methylierung der HOX-Loci in UC-Geweben. HOXB2, HOXB13 und die lncRNA (lange nicht-kodierende RNA) HOXB-AS5 waren in einigen UC-Zelllinien vermehrt exprimiert und wurden funktionell untersucht. Zusätzlich erfolgte deren Expressionsbestimmung in UC-Geweben; diese ergab für HOXB13 und HOXB-AS5 deutliche Unterschiede zwischen UC-Zelllinien und Geweben. HOXB2-Expression korrelierte in UC-Zelllinien mit epithelial mesenchymaler Transition (EMT). Die experimentelle Expressionsmodulation von HOXB2 hatte jedoch weder Auswirkungen auf EMT, noch auf Proliferations- oder Migrationsvermögen der Zellen. Expressionsmodulation von HOXB13 in UC-Zelllinien mittels Transfektion von siRNA resultierte dagegen in veränderter Morphologie und Verhalten der Zellen. Veränderte Viabilität, Migration und Klonogenität von Zelllinien nach Modulation mittels Expressionsvektor sprechen für eine onkogene Wirkung von HOXB13 im UC. Für die lncRNA HOXB-AS5 konnten maßgebliche Funktionen in UC-Zelllinien ausgeschlossen werden. Weitere Transkripte wurden in dieser Arbeit nicht funktionell untersucht und eröffnen weitere Forschungsmöglichkeiten; beispielsweise ergaben sich Hinweise negativer Auswirkungen der lncRNA HOXB-AS4 auf Differenzierungsprozesse. Zusammenfassend bestätigte sich eine differentielle Expression einiger HOXB-Gene in UC-Zelllinien und insbesondere für HOXB13 wurden funktionelle Auswirkungen aberranter HOXB-Expression im UC deutlich. Auf Grund eingeschränkter Übertragbarkeit von Expressionsdaten in Zelllinien und Geweben sollte zukünftig auch die Lokalisation der Proteine und RNAs in Zellen und Gewebe bestimmt werden. Due to frequent recurrences and risk of progression to invasive carcinoma with poor prognosis, urothelial carcinoma (UC) presents a severe challenge to health care systems. Treatment and follow-up require substantial resources for surgery, chemotherapy and regular cystoscopy. In the era of targeted therapy, molecular classification models are becoming more and more interesting for the understanding of tumorigenesis and tumor-promoting processes in addition to classical histopathological criteria and clinical parameters for staging and risk assessment. In UC, a "BASQ"-subtype expressing basal urothelial cell markers and often with squamous epithelial differentiation is already established. Further “luminal” subtypes are characterized by markers of urothelial differentiation. One of these subtypes, UroA, was found to have increased expression of anterior HOXA and HOXB genes. HOX genes have already been studied in various tumors and their differential expression has been linked to tumor progression. Most data on HOX genes in UC so far are derived from studies on DNA methylation status and determination of their expression in UC tissues. Until now data on HOX gene expression patterns in UC cell lines and effects of their differential expression on cell properties in vitro are still lacking. In order to determine expression of HOXB genes and non-coding transcripts of the HOXB locus in UC cell lines, their expression was measured in 13 UC cell lines and compared to two uroepithelial controls by qRT-PCR (quantitative reverse transcription polymerase chain reaction). Correlation analysis of non-coding transcripts of the HOXB locus and possible HOX cluster target genes were performed; as well as for HOXB genes and known urothelial differentiation markers. Additionally, expression patterns of HOXB genes were also determined in esophageal carcinoma cell lines and tissues by qRT-PCR and database analyses, respectively. Many HOXB genes, as well as non-coding transcripts of the locus had reduced expression in the UC cell lines and were positively correlated with one another. The results support an epigenetic co-regulation of HOXB genes in UC cell lines and possibly also tissues which is consistent with evidence of increased DNA methylation of the HOX loci in UC tissues. Expression of HOXB2, HOXB13 and lncRNA (long noncoding RNA) HOXB-AS5 was elevated in some cell lines. Therefore functional studies were performed and their expression was also measured in UC tissues. Results for HOXB13 and HOXB-AS5 revealed substantial differences between cell lines and tissues. HOXB2, as in UC cell lines, showed enhanced expression also in some UC tissues; overexpression in cell lines was correlated with epithelial mesenchymal transition (EMT). However, experimental modulation of HOXB2 expression had neither effects on EMT nor on the capacity of the cells to proliferate or migrate. Modulation of HOXB13 expression by siRNA resulted in altered morphology and behavior of the cells. Altered viability, migration and clonogenicity of cell lines after modulation suggest an oncogenic effect of HOXB13 in UC. LncRNA HOXB-AS5 showed no evidence of significant effects in UC cell lines. Other non-coding transcripts were not functionally investigated here, but there were, e. g., indications of a negative effect on differentiation processes for the lncRNA HOXB-AS4. In summary, the differential expression of several HOX genes in UC cell lines was confirmed and especially HOXB13 exemplifies functional implications of aberrant expression of HOXB genes in UC. As expression measurements in UC cell lines and tissue were quite divergent, future investigations should address the localization of HOXB proteins and RNAs in cells and tissue.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	30.07.2020
Dateien geändert am:	30.07.2020
Promotionsantrag am:	10.12.2019
Datum der Promotion:	22.07.2020