Identifizierung und Charakterisierung von prognostischen Markern und potentiell tumorrelevanten Proteinen im pankreatischen duktalen Adenokarzinom

Das pankreatische duktale Adenokarzinom (PDAC) ist die 4.-6. häufigste krebsbedingte Todesursache in den Industrienationen und hat eine schlechte Prognose mit einer 5-Jahresüberlebensrate von ca. 5 %. Als einzige kurative Therapie wird die Resektion der Tumoren angewandt, von denen jedoch nur ca. 25 % der Fälle operabel sind. Bei den meisten Patienten liegen auf Grund der späten Diagnose bereits Metastasen vor. Chemotherapieresistente Tumorzellen, fehlende Zielstrukturen auf diesen als auch das tumorunterstützende Stroma, das im PDAC einen Großteil des Tumorgewebes einnehmen kann, werden als Hauptgrund für ungenügende Therapieerfolge angesehen. Das Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung neuer diagnostischer und prognostischer Biomarker sowie potentiell tumorrelevanter Zielstrukturen aus einem Datensatz an Proteinen, die in einem tumorspezifischen funktionellen „Yeast Survival-Screening“ erhalten wurden. Von initial 246 Genen wurden mit Hilfe von in silico-Analysen sowie semi-quantitativen Expressionsanalysen mit unterschiedlichen Normalgeweben und Tumorzelllinien 35 Gene selektiert, die hinsichtlich ihrer zellulären Funktion und Lokalisation interessant sowie gewebespezifisch beziehungsweise differentiell exprimiert waren. Diese Gene wurden a) als rekombinante GST-Fusionsproteine in einer Multiplex Serologie auf Antikörperantworten in 236 Patientenseren und b) in einer quantitativen Expressionsanalyse mit RNAProben aus 91 Pankreastumor-, 15 chronischen Pankreatitis- und 15 Normalgeweben untersucht. Etwa ein Viertel der Proteine konnte anhand der Anzahl der Antikörperantworten als immunogen und etwa ein Drittel der Gene als differentiell exprimiert detektiert werden. Uni- und multivariate Überlebensanalysen identifizierten das Gen RGS5 als signifikanten prognostischen Marker mit einem negativen Effekt auf das Überleben sowohl für die Existenz von Serumantikörpern als auch für die Expression. Darüber hinaus war die Expression von ANXA1, CALUv1 und CNIH mit einem positiven und von BMI1, GPM6A, SGK1, SNAP25 und UBQLN1 mit einem negativen Effekt auf das Überleben der Patienten verbunden. Anhand der Ergebnisse mit dem vorliegenden Patientenkollektiv eignete sich jedoch keines der Proteine als diagnostischer Biomarker. Neben der Identifizierung potentiell prognostisch relevanter Biomarker, die zwar in anderen Tumorentitäten jedoch bisher nicht für das PDAC beschrieben wurden, konnten mit ANXA1, CALUv1, LUM, RGS5 und SFRP2 im Tumor überexprimierte Gene identifiziert werden, deren bisher bekannte Funktion zum Teil auf eine tumorfördernde Wirkung deutet. Expressionsanalysen mit RNA aus Gesamtgewebe zeigten, dass das Secreted Frizzled-related Protein 2 (SFRP2) signifikant in chronischer Pankreatitis und PDAC gegenüber dem Normalgewebe überexprimiert war. Dies konnte immunhistochemisch auf Proteinebene bestätigt werden. Für jeweils ca. 50 % der Normalgewebe konnte keine oder nur eine schwache Proteinexpression in den Azini bestimmt werden, weitere Gewebebereiche waren weitestgehend negativ. In chronischer Pankreatitis war eine hohe SFRP2-Expression lediglich in den Azini nachweisbar. Tumorzellen exprimierten SFRP2 nicht oder nur in geringen Konzentrationen. Das Stroma in Tumorgewebe war hingegen in 90 % der Proben positiv für das Protein, das hauptsächlich von (myo-)fibroblasten-ähnlichen Zellen exprimiert wurde. Als Zelltyp kamen u.a. Sternzellen in Frage. Methylierungsanalysen von genomischer DNA aus dem Tumorgesamtgewebe belegten eine Hypomethylierung in der Promotorregion des Gens. Eine transiente Überexpression eines SFRP2-GFP-Fusionsproteins in den etablierten Pankreaskarzinomzelllinien AsPC-1, MiaPaCa-2 und Panc1 führte zu einer verringerten Proliferationsrate. MiaPaCa-2-Zellen sekretierten das überexprimierte Protein zudem in das Kulturmedium, was einen parakrinen Effekt auf untransfizierte Zellen erklären würde. In dieser Arbeit konnten neun prognostische Biomarker für das PDAC identifiziert werden. Gegen einen dieser Marker waren auch Antikörper in Patientenseren nachweisbar. Darüber hinaus waren fünf dieser Gene im Tumorgewebe signifikant überexprimiert. Mit dem Secreted Frizzled-related Protein 2 konnte ein in der Signaltransduktion und am Umbau der extrazellulären Matrix beteiligtes Protein als überexprimiert identifiziert werden, das proliferationsregulierend wirkt, dessen Funktion im Tumorstroma jedoch noch unklar ist