Influence of the expression of markers of the epithelial-mesenchymal transition on clinicial survival of ovarian cancer patients

Abstract

Mit einem Fünfjahresüberleben in fortgeschritteneren Stadien von nur 20% ist das Ovarialkarzinom neben dem Mammakarzinom die am häufigsten tödlich verlaufende gynäkologische Krebserkrankung. Dies liegt unter anderem daran, dass das Ovarialkarzinom meist erst im Spätstadium diagnostiziert wird, wenn bereits Metastasen vorliegen [Robert- Koch-Institut 2021]. Ein wichtiger Prozess im Rahmen dieser Metastasierung ist die Epithelial-Mesenchymale Transition, während der die Tumorzellen ihren epithelialen Phänotyp verlieren, eine mesenchymale Form annehmen und in dieser metastasieren. Im Fernorgan wird dann der umgekehrte Prozess – die Mesenchymal-Epitheliale Transition – durchlaufen, durch den die Zellen wieder einen stabileren, epithelialen Phänotyp annehmen. Dies geht mit einer Hoch- und Herunterregulierung multipler Moleküle einher [Brabletz et al. 2005; Chaffer et al. 2007; Thiery et al. 2009; Brabletz et al. 2021]. In der vorliegenden Arbeit wurde bei insgesamt 80 Patientinnen sowohl im Gewebe des Ovarialkarzinoms selbst als auch im Gewebe der omentalen Metastase die Expression von drei EMT-Markern (TWIST, Aktin und Vimentin) und vier MET-Markern (Occludin, BerEP4, E-Cadherin und CK-18) bestimmt. Die vorliegende Arbeit ist eine der ersten, in der neben dem Gewebe des Primärtumors auch Metastasengewebe in die Untersuchung miteingeschlossen wurde. Die Marker-Expression wurde dann mit dem Progressionsfreien Überleben der Patientinnen sowie den klinischen Markern CRP und BMI korreliert. Eine Signifikanz in Korrelation mit dem Progressionsfreien Überleben zeigte sich hierbei beim EMT-Marker Vimentin im Gewebe des Primärtumors. Bei nur geringer Expression von Vimentin im Ovar lag das mittlere PFS bei 60,7 Monaten, während es bei starker Expression von Vimentin im Ovar bei 84,5 Monaten lag. TWIST zeigte sich in Korrelation zum Body- Mass-Index signifikant, während E-Cadherin sogar zu beiden klinischen Parametern eine Signifikanz aufwies. In dieser Arbeit wurde erwartet, dass die EMT im Primärtumor und die MET in der Metastase stattfindet. Während der EMT sollten die epithelialen Marker hoch- und mesenchymalen Marker herunterreguliert sein, während der MET sollten dann umgekehrt mesenchymale Marker hoch- und epitheliale Marker herunterreguliert sein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die EMT/MET ein transienter und dynamischer Prozess ist, während dem selten die Endpunkte auf vollständig epithelialer oder vollständig mesenchymaler Seite erreicht werden. Vielmehr existieren im Rahmen der – häufig auch nur partiell ablaufenden - EMT multiple Intermediärstadien, die in rascher Abfolge durchlaufen werden können und die zum Teil auch sehr kanzerogen zu sein scheinen [Kröger et al. 2019; Brabletz et al. 2021]. Um diese kanzerogenen Hybridstadien besser abbilden und schließlich optimierter angreifen zu können, sollte in Zukunft statt einzelner Marker eine geeignete kombinierte Auswahl aus EMT- und MET-Markern verwendet werden [Armstrong e al. 2011; Huang et al. 2013; Tan et al. 2014; Guo et al. 2018]. In der aktuellen Literatur sowie der vorliegenden Arbeit hat sich herauskristallisiert, dass eine größere Ähnlichkeit zwischen Primärtumor und Metastase besteht als initial vermutet [Blechschmidt et al. 2008; Köbel et al. 2011; Spizzo et al. 2011]. So wäre in Bezug auf EMT/MET-Marker gegebenenfalls eine zusätzliche Untersuchung des Aszites als Metastasierungsmedium des Ovarialkarzinoms zielführend. Zudem muss im Rahmen der EMT-Forschung in Zukunft zwingend eine Standardisierung der Methodik stattfinden, damit eine bessere Vergleichbarkeit gewährleistet werden kann. In zukünftigen Studien mit gegebenenfalls auch einem größeren Patientinnenkollektiv kann hierbei auf den in dieser Arbeit aufgezeigten Erkenntnissen aufgebaut werden.With a five-year survival rate in advanced stages of only 20%, ovarian cancer is, along with breast cancer, the most frequently fatal gynecological cancer. This is due, among other things, to the fact that ovarian cancer is usually only diagnosed in the late stage, when metastases are already present [Robert Koch Institute 2021]. An important process in this metastasis is the epithelial-mesenchymal transition, during which the tumor cells lose their epithelial phenotype, assume a mesenchymal form and metastasize in this form. In the distant organ, the reverse process - the mesenchymal-epithelial transition – takes place and the cells again assume a more stable, epithelial phenotype. This is accompanied by an up- and down- regulation of multiple molecules [Brabletz et al. 2005; Chaffer et al. 2007; Thiery et al. 2009; Brabletz et al. 2021]. In this study, the expression of three EMT markers (TWIST, actin and vimentin) and four MET markers (occludin, BerEP4, E-cadherin and CK-18) is measured in the tissue of 80 patients with ovarian cancer. It is quantified in the tissue of the cancer itself and on the other hand in the tissue of the metastasis in the omentum. The present work is one of the first in which, in addition to the tissue of the primary tumor, metastatic tissue was also included in the study. The marker expression was then correlated with the progression-free survival of the patients as well as the clinical markers CRP and BMI. A significance in correlation with progression-free survival was shown for the EMT marker vimentin in the tissue of the primary tumor. With low expression of vimentin in the ovary, the median PFS was 60.7 months, while with high expression of vimentin in the ovary it was 84.5 months. TWIST showed a significant correlation with body mass index, while E- cadherin even showed significance with both clinical parameters. In this work, EMT was expected to occur in the primary tumor and MET in the metastasis. During EMT, epithelial markers should be up-regulated and mesenchymal markers should be down-regulated; during MET, conversely, mesenchymal markers should be up-regulated and epithelial markers should be down-regulated. However, it has been shown that EMT/MET is a transient and dynamic process during which endpoints on the fully epithelial or fully mesenchymal side are rarely reached. Rather, within the framework of EMT - which often only takes place partially - there are multiple intermediate stages that can be passed through in rapid succession and some of which also appear to be very carcinogenic [Kröger et al. 2019; Brabletz et al. 2021]. In order to be able to better map these carcinogenic hybrid stages and ultimately attack them in a more optimized way, a suitable combined selection of EMT and MET markers should be used in the future instead of individual markers [Armstrong e al. 2011; Huang et al. 2013; Tan et al. 2014; Guo et al. 2018]. In the current literature and the present work it has emerged that there is a greater similarity between primary tumor and metastasis than initially assumed [Blechschmidt et al. 2008; Köbel et al. 2011; Spizzo et al. 2011]. With regard to EMT/MET markers, an additional examination of ascites as a medium for metastasis of ovarian cancer might be helpful. In addition, within the framework of EMT research, the methodology must be standardized in the future so that better comparability can be guaranteed. In future studies, possibly with a larger patient population, the findings presented in this work can be built upon