Dokument: Entschlüsselung der molekularen und (epi)genetischen Mechanismen während der Differenzierung von embryonalen Karzinomen zu Dottersacktumoren zur Entwicklung alternativer Therapieansätze
| Titel: | Entschlüsselung der molekularen und (epi)genetischen Mechanismen während der Differenzierung von embryonalen Karzinomen zu Dottersacktumoren zur Entwicklung alternativer Therapieansätze | |||||||
| Weiterer Titel: | Deciphering the molecular and (epi)genetic mechanisms during the differentiation of embryonal carcinomas into yolk sac tumors to develop alternative therapeutic approaches | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67293 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250110-110350-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Kotthoff, Mara [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. rer. nat. Nettersheim, Daniel [Gutachter] Univ.-Prof. Dr. Sebastian Wesselborg [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | embryonal carcinoma, yolk sac tumor, germ cell tumor | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Keimzelltumoren (GCT) betreffen vorwiegend junge Männer und werden mittels Orchiektomie, Chemotherapie und Bestrahlung behandelt. Während die Heilungsrate für GCT-Patienten insgesamt hoch ist, begründen aggressive Subtypen wie Dottersacktumoren (YST) den Großteil der GCT-bedingten Sterblichkeit. Rezidivierende GCT-Patienten entwickeln häufig therapieresistente YST-Komponenten, die möglicherweise auf einen Fluchtmechanismus infolge der Therapie zurückzuführen sind. Die molekularen Mechanismen, die dem Übergang von der Vorläuferstammzellpopulation, dem Embryonalkarzinom (EC), zu YST zugrunde liegen, sind jedoch weitgehend unerforscht. Ziel dieser Dissertation war somit die Identifizierung der Schlüsselfaktoren und Signalaktivitäten der YST-Entwicklung, die Etablierung eines neuartigen YST-Forschungsmodells zur Charakterisierung von YST-ähnlichen Zellen in vitro und in vivo sowie die Analyse der Mechanismen der Cisplatinresistenz in YST-ähnlichen Zellen. Das CRISPR/dCas9-SAM-System wurde verwendet um den YST-assoziierten Transkriptionsfaktor SOX17 in EC-Zellen zu induzieren. In Kombination mit der Aktivierung der WNT, TGF-beta und FGF-Signalwege führte dies zur Differenzierung der EC-Zellen in die YST-Linie. Mittels qRT-PCR-Analyse und Einzelzell-RNA-Sequenzierung wurde die Induktion von YST-assoziierten Markern wie ANKRD1, APOA1, CST1, DUSP4, FOXA2, GATA6 und GPC3 in fünf verschiedenen EC-Zelllinien beobachtet, während die Expression der Pluripotenzgene NANOG, OCT3/4 und SOX2 unterdrückt wurde. In vivo entstanden gemischte GCT mit YST-Anteil nach der Xenotransplantation von in vitro differenzierten YST-ähnlichen Zellen in Nacktmäuse. Eine Subgruppe der YST-ähnlichen Zellen wies bekannte Cisplatin-Resistenzfaktoren auf, was auf eine mögliche Rolle der Cisplatinresistenz-Entwicklung im Rahmen der YST-Entstehung hinweist. Zudem zeigten die YST-ähnlichen Zellen im Vergleich zu den parentalen Zellen eine verringerte Sensitivität gegenüber Cisplatin. Diese Studie entschlüsselte demnach die molekularen Prozesse der YST-Entwicklung aus EC-Zellen sowohl in vitro als auch in vivo durch die Induktion von SOX17 und die Aktivierung der WNT, TGF-beta und FGF-Signalwege. Die Identifizierung von Inhibitoren, die diese Signalwege beeinflussen, könnte das Auftreten aggressiver YST unter Behandlung möglicherweise verhindern. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Entwicklung der Cisplatinresistenz mit der Entstehung von YST assoziiert sein könnte, was darauf hindeutet, dass die YST-Bildung einen Fluchtmechanismus von GCT darlegt.Germ cell tumors (GCT) predominantly affect young men and are typically treated with orchiectomy, cisplatin-based chemotherapy, and radiation. While the overall cure rate for GCT patients is overall high, aggressive subtypes like yolk-sac tumors (YST) pose a significant challenge, contributing to GCT-related mortality. Many relapsed GCT cases exhibit YST components, suggesting YST formation as a potential therapy escape mechanism. However, the molecular mechanisms underlying the transition from the precursor stem cell-like population, embryonal carcinoma (EC), to YST remain poorly understood. The aim of this dissertation was to identify the key factors and signalling activities lead to the dynamic differentiation from an EC to a YST cell fate, the establishment and validation of a novel YST research model for the characterization of YST-like cells in vitro and in vivo, and the analysis of the mechanisms of cisplatin resistance in YST-like cells in the context of malignant YST development. By utilizing the CRISPR/dCas9-SAM system, expression of the YST-associated transcription factor SOX17 in EC cells was induced, alongside coordinated activation of WNT, TGF-beta, and FGF signalling pathways, resulting in the differentiation of EC cells towards the YST lineage. Through qRT-PCR analysis and single-cell RNA sequencing, we observed the upregulation of YST-associated markers, including ANKRD1, APOA1, CST1, DUSP4, FOXA2, GATA6, and GPC3, across five distinct EC cell lines, while the expression of pluripotency-related genes NANOG, OCT3/4, and SOX2 was repressed. Xenograft experiments in nude mice demonstrated that in vitro differentiated YST-like cells could give rise to mixed GCT containing YST components, validating their ability to form YST even in vivo. Furthermore, an induction of expression of known cisplatin resistance factors in a subset of YST-like cells was detected, suggesting a concurrent acquisition of cisplatin resistance during YST development. Indeed, the YST-like cells displayed reduced sensitivity to cisplatin treatment, as evidenced by diminished induction of apoptosis compared to their parental cells. In conclusion this study unravelled the molecular processes governing the differentiation of YST from EC in vitro and in vivo, through induction of SOX17 and stimulation of WNT, TGF-beta and FGF pathways. Moreover, identifying inhibitors targeting these pathways could potentially impede the emergence of aggressive YST during treatment. Furthermore, the findings suggest that the development of cisplatin resistance may coincide with the progression of YST, underscoring the role of YST formation as an escape mechanism in GCT. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 10.01.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 10.01.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 25.03.0024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 25.10.0024 |
