TY  - THES
A1  - Zugelder, Laurens
T1  - Etablierung eines stabilen induzierbaren Multikassetten-Systems für shRNA-Knockdown-Konstrukte in Myelom Zelllinien und Anwendung zur Analyse des NFκB-Signalwegs
T1  - Establishment of a stable and inducible Multicassette-shRNA-Knockdown System in Myeloma Cell Lines and Adaption to the Evaluation of the NFκB-Pathway in Multiple Myeloms
N2  - Das Multiple Myelom muss trotz stetiger Fortschritte im Hinblick auf die verfügbaren Therapieoptionen und die Krankheitsprognose weiterhin im Wesentlichen als eine unheilbare Erkrankung angesehen werden. Dies kann vor allem auf die große inter- und intraindividuelle Heterogenität des MM zurückgeführt werden, welche die Entwicklung gezielter molekularer Therapiestrategien erheblich erschwert. Hierbei stellen loss-of-function- Experimente, welche die Identifikation einzelner oder mehrerer potenziell therapeutisch relevanter Zielstrukturen durch die (kombinierte) Depletion von Proteinen ermöglichen, eine wichtige Säule dar, für deren Durchführung verschiedene Systeme mit jeweils eigenen Vor- und Nachteilen zur Verfügung stehen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Etablierung eines auf RNA-Interferenz basierenden stabilen und induzierbaren Knockdownsystems durch Elektroporation von MM Zelllinien mit Einzel- und Mehrfach-shRNA-Vektoren abgeschlossen werden. Die Transfektion von tet-Repressor-exprimierenden Zellinien mit einer oder mehreren shRNAExpressionskassetten innerhalb eines Plasmidvektors ermöglicht durch die vollständige Repression der shRNA-Transkription im nicht-induzierten Zustand die Selektion erfolgreich transponierter Zellen ohne Effekt-vermittelte Bias und die Generierung großer Zellmengen für Versuchsreihen in vergleichsweise kurzer Zeit. Die Induktion der verschiedenen in dieser Arbeit evaluierten Einzel- und Mehrfach-shRNA-Konstrukte gegen (Kombinationen von) Zielstrukturen im Ras/MAPK- sowie im NFκB-Signalsystem mittels Doxyzyklin als Induktionsagens zeigte durchweg deutliche und den Erwartungen aus transienten Experimenten entsprechende Knockdownergebnisse. Auch die Resultate hinsichtlich funktioneller Readouts und zellphysiologischer Effekte der induzierten Knockouts stehen im Einklang mit vorangegangenen Experimenten und bestätigen somit die Äquivalenz des stabilen induzierbaren Systems zu transienten Ansätzen auf RNAi-Basis oder zu pharmakologischen Inhibitoren. Der hierbei erzielte hypomorphe Phänotyp innerhalb einer polyklonalen Zellpopulation bildet die Realität einer medikamentösen Blockade einer oder weniger Zielstrukturen einer heterogenen MM Tumorpopulation näherungsweise ab, weshalb das vorgestellte System ein hilfreiches, kosteneffizientes und leicht zu handhabendes Werkzeug für die Identifikation potenziell relevanter Zielstrukturen für molekulare Therapieansätze im Multiplen Myelom darstellt
N2  - Despite steady progress concerning the therapeutic arsenal available to and the improved prognosis for newly diagnosed patients, multiple myeloma still has to be regarded as an incurable malignancy in the overwhelming majority of cases. This is mainly due to the disease’s high grade of inter- and intraindividual heterogeneity, which greatly complicates the development of molecular therapies. Loss-of-function studies, which enable researchers to identify individual or combinations of drug targets with a potential for clinical relevance by correlating the (combined) depletion of proteins with the resulting phenotype, represent an important cornerstone in the process of developing new molecular therapies, for the execution of which a broad variety of systems with their individual advantages and disadvantages is available.
During this thesis project, the establishment of a stable and inducible knockdown system by way of electroporation of myeloma cell lines with single- and multiple-shRNA- expression vectors was successfully completed. Transfecting cell lines which constitutively express the tet-repressor protein with a single plasmid vector carrying one or multiple shRNA expression cassettes allows for the selection of successfully transposed cells without any effect mediated bias and the creation of large amounts of cells for experiments in a comparatively short time, thanks to the full repression of the transcription of the transfected shRNA genes in an un-induced state. Inducing their transcription by adding doxycycline to the cell suspension resulted in strong and specific knockdowns for all single and multiple constructs against different (combinations of) targets in the Ras/MAPK- and the NFκB-pathway which were tested in the experiments shown in this thesis. Results regarding knockdowns, functional readouts and alterations in cellular metabolism mirrored with experiments conducted previously with both transiently expressed shRNAs and pharmacological inhibitors and therefore attest to the universal applicability of the system.
The resulting polyclonal cell population with a hypomorphic phenotype depicts the reality conveyed by a pharmacological inhibition of one or more targets within a heterogenic myeloma tumour rather well and therefore this stable and inducible system represents a useful, economical and easily applicable tool for the identification of potentially relevant targets for the development of new molecular therapies in multiple myeloma.
KW  - Plasmozytom
KW  - Multiples Myelom
KW  - shRNA
KW  - reverse genetics
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-188377
ER  - 
TY  - THES
A1  - Widmaier, Louis
T1  - Die Regulation des Chemokinrezeptors CXCR4 durch Chemotherapeutika in Myelomzelllinien
T1  - The regulation of chemokinreceptor CXCR4 by chemotherapeutics in myeloma cell lines
N2  - Untersucht wurde der Einfluss mehrerer Chemotherapeutika auf den Chemokinrezeptor CXCR4 in 
Myelomzelllinien auf Ebene des Promotors, der mRNA und der Rezeptorverteilung, wobei drei 
Substanzen (Etoposid, Bortezomib und Dexamethason) als potenzielle Suppressoren des Promotors ausgemacht werden konnten. Abhängig vom Myelom-Zelltyp und der Dosierung können so evtl. 
Rückschlüsse auf die beobachtete Suppression von CXCR4 bei erkrankten Patienten mit hoher CXCR4-Aktivität (hier: Malignes Myelom) durch die begleitende Chemotherapie gezogen werden, welche eine Diagnostik und Therapie bei diesen Patienten erschwert.
Hintergrund: Hintergrund für diese Arbeit waren Beobachtungen in klinischen Fallstudien von Lapa et al. am Universitätsklinikum Würzburg, die sich auf CXCR4 bezogen, welches u.a. bei Patienten mit 
Multiplem Myelom überexprimiert wird und dadurch bereits als Target für Diagnostik und Therapie in der Klinik Anwendung findet. Dabei konnte bei PET-CT Untersuchungen in der Nuklearmedizin beobachtet werden, dass es durch die begleitende Chemotherapie der Patienten zu einer Suppression des markierten CXCR4-Signals kam, so dass es nicht mehr zur Verlaufsbeobachtung und 
vor allem nicht mehr zur Radiotherapie und Therapiekontrolle verwendet werden konnte. 
Um den Einfluss und mögliche Interaktionen der Chemotherapeutika auf CXCR4 zu untersuchen, war es Ziel dieser Arbeit, ein vergleichbares Szenario in-vitro nachzustellen und Einflüsse messbar zu 
machen, um so mögliche Ansätze und Verbesserungsvorschläge für die klinische Anwendung zu 
liefern. 
Methoden/Ergebnisse: Hierfür wurden im ersten Teil INA-6 (Myelomzellen) und Mesenchymale 
Stammzellen (MSC) kultiviert, in Ko-Kultur gebracht und nach einer bestimmten Zeit wieder getrennt, um anschließend den gegenseitigen Einfluss in Bezug auf CXCR4 zu messen. Zudem wurde der Einfluss von Dexamethason untersucht. Es zeigte sich eine enge Bindung zwischen INA-6 und MSC 
sowie eine hohe CXCR4-Aktivität bei INA-6, jedoch konnte keine Induktion der CXCR4-Aktivität in MSC durch INA-6-Kontakt oder Dexamethason quantifiziert werden. Die Immunzytologie erwies sich aufgrund einer schweren Anfärbbarkeit von CXCR4 – auch mit verschiedensten Antikörpern und sogar Liganden-gekoppeltem Farbstoff– als kaum auswertbar, wobei eine Darstellung von CXCR4 
generell aber gelang.
Der CXCR4-Promotor wurde mittels Software genauer analysiert, wobei einige relevante Bindestellen, u.a. für Glukokortikoide und NFkB gefunden wurden. Die Herstellung eines CXCR4-
pGl4.14-Promotor-Konstrukts war erfolgreich, ebenso dessen Einschleusung in Myelomzellen. Auch gelang die Herstellung stabiler transfizierter INA-6, sodass mit diesen anschließend konstantere Ergebnisse erzielt werden konnten.
Im größten Teil der Arbeit wurden geeignete Chemotherapeutika-Konzentrationen ermittelt und in Viabilitäts- und Apoptose-Versuchen überprüft. Die Stimulationsversuche mit diesen zeigten variable 
Effekte abhängig vom Zelltyp (INA-6, MM1S), jedoch konnten Bortezomib, Etoposid und 
Dexamethason konzentrationsabhängig als starke Suppressoren der CXCR4-Aktivität ausgemacht 
werden, was sich v.a. auf Ebene der Promotoraktivität – gemessen mittels Luciferase - zeigte. Interpretation: In-vitro konnten somit drei potenzielle Suppressoren der CXCR4-Aktivität ausgemacht 
werden: Etoposid, Bortezomib und Dexamethason. Zumindest beim INA-6-Zelltyp fiel dieser Effekt deutlich aus, wobei in der Klinik der entsprechende Zelltyp sowie die Dosierung der Medikamente berücksichtigt werden müssen. Hinzu kommen weitere Einflussfaktoren des menschlichen Körpers, 
die nicht berücksichtig werden konnten. Die genauen Mechanismen der Suppression könnten sich aus den Bindestellen des Promotors erklären, die von uns analysiert wurden, aber auf die in weiteren Arbeiten noch näher eingegangen werden muss.
N2  - The influence of several chemotherapeutic agents on the chemokine receptor CXCR4 in myeloma cell lines at the level of the promoter, the mRNA and the receptor distribution was examined, whereby three substances (etoposide, bortezomib and dexamethasone) could be identified as potential suppressors of the promoter. Depending on the cell type and the dosage, conclusions can be drawn about the observed suppression of CXCR4 in patients with diseases with high CXCR4 activity (here: multiple myeloma) due to the accompanying chemotherapy, which impairs theranostic applications like diagnostic imaging using PET/CT and may in particular abolish the chances of radiotherapeutic intervention in these patients.
Background: The background for this work were observations in clinical case studies by Lapa et al. at the University Hospital Würzburg, which referred to CXCR4, which is overexpressed in patients with multiple myeloma and is therefore already used as a target for diagnostics and therapy in the clinic. During PET-CT examinations in nuclear medicine, it could be observed that the accompanying chemotherapy of the patients led to a suppression of the marked CXCR4 signal, which is why it could no longer be used for monitoring the follow-up, but also was lost as a radiotherapeutic target.
In order to investigate the influence and possible interactions of chemotherapeutic agents on CXCR4, the aim of this work was to simulate a comparable scenario in vitro and to make influences measurable in order to provide possible approaches and suggestions for improvement for clinical application.
Methods/Conclusions: For this purpose, INA-6 (myeloma cells) and mesenchymal stem cells (MSC) were cultivated in the first part, brought into co-culture and separated again after a certain time in order to then measure the mutual influence with regard to CXCR4 expression. The influence of dexamethasone was also examined. There were intensive contacts between INA-6 and MSC and high CXCR4 activity in INA-6, but no induction of CXCR4 activity in MSC by INA-6 or dexamethasone could be quantified. The immunocytology turned out to be difficult due to the difficulty of staining CXCR4 - even with a wide variety of antibodies and ligand-coupled dyes - although CXCR4 was generally able to be represented.
The CXCR4 promoter was analyzed in more detail using the Genomatix software, and some relevant binding sites, including response elements for glucocorticoids and NFkB, were found. The production of a CXCR4-pGl4.14 luciferase-reporter construct was successful, as was its introduction into myeloma cells. The production of stably transfected INA-6 was also successful, so that more constant results could then be achieved.
In a large part of the work, suitable chemotherapeutic concentrations were determined and checked in viability and apoptosis tests. The stimulation experiments with these showed variable effects depending on the cell type (INA-6, MM1S). However, depending on the concentration, bortezomib, etoposide and dexamethasone could be identified as strong suppressors of CXCR4 activity, which was particularly evident at the level of activity of our luciferase-reporter construct.
Interpretation: Overall, three potential suppressors of CXCR4 activity could be identified in-vitro: etoposide, bortezomib and dexamethasone. At least with the INA-6 cell type, this effect was clear, although the corresponding cell type and the dosage of the medication must be taken into account in the clinic. In addition, there may be other influencing factors of the human organism in vivo that could not be considered. The exact mechanisms of suppression could be explained by the binding sites of the promoter, which we analyzed, but which will have to be discussed in more detail in further work.
KW  - Bortezomib
KW  - Plasmozytom
KW  - Chemokin CXCL12
KW  - Multiples Myelom
KW  - Chemotherapie
KW  - Promotor
KW  - CXCR4
KW  - Stimulationsversuche
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-345682
ER  - 
TY  - THES
A1  - Viering, Oliver
T1  - \(^{18}\)F-Fluordesoxyglucose- und \(^{11}\)C-Methionin-PET/CT bei Patient/-innen mit neu diagnostiziertem  Multiplen Myelom:  Ein Vergleich volumenbasierter PET-Biomarker
T1  - \(^{18}\)F-fluorodeoxyglucose and \(^{11}\)C-methionine PET/CT in patients with newly diagnosed multiple myeloma: A comparison of volume-based PET biomarkers
N2  - 11C-Methionin (11C-MET) ist ein alternatives Radiopharmakon für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zur Beurteilung der Krankheitsaktivität bei Patient/-innen mit Multiplem Myelom (MM). Frühe Daten legen eine höhere Sensitivität und Spezifität als bei dem bisherigen Standardtracer 18F-Fluordesoxyglucose (18F-FDG) nahe. Es fehlen bislang jedoch Untersuchungen, welche die neuen, aus PET-Daten abgeleiteten Parameter „metabolic tumor volume“ (MTV) und „total lesion glycolysis / total lesion methionin uptake“ (TLG/TLMU) in diesen Vergleich miteinbeziehen. In früheren Studien konnte bereits eine prognostische Aussagekraft dieser neuen Imaging Parameter für die 18F-FDG-PET/CT gezeigt werden. Das Ziel dieser bizentrischen Studie war es, die sich im Rahmen bisheriger Studienergebnisse andeutende Überlegenheit von 11C-MET für das Staging des MM zu überprüfen und seine Eignung für die Bewertung von metabolischen Imaging Parametern im Vergleich zu 18F-FDG zu untersuchen. 
Zweiundzwanzig Patient/-innen mit neu diagnostiziertem unbehandelten MM, davon 15 Patient/-innen des Universitätsklinikums Würzburg und sieben Patient/-innen der Clinica Universidad de Navarra in Pamplona, die eine doppelte PET/CT-Bildgebung unter Verwendung der beiden Tracer 11C-MET und 18F-FDG innerhalb eines Zeitraums von maximal 14 Tagen erhalten hatten, wurden retrospektiv durch den Doktoranden (Oliver Viering) sowie eine nuklearmedizinische Assistenzärztin (Maria I. Morales-Lozano) und im Anschluss durch je eine PET/CT-Expert/-in des Universitätsklinikums Würzburg (Constantin Lapa) und der Clinica Universidad de Navarra (Maria J. Garcia-Velloso) untersucht. 
 Hierfür wurden die 18F-FDG- und 11C-MET-PET/CT-Aufnahmen einer dreidimensionalen Analyse mit Hilfe des "PET/CT-Viewer Beth Israel for FIJI" unterzogen. Diese open source Software ermöglichte die Berechnung von SUVmean, SUVmax und SUVpeak sowie der neuen Imaging Biomarker MTV und TLG/TLMU. Die genannten PET-Parameter wurden mit klinischen und laborchemischen Parametern (Hämoglobin, Calcium, Kreatinin, CRP,  β2-Mikroglobulin, Albumin, M-Gradient/M-Protein, Knochenmarkinfiltration, LDH, freier Leichtketten-quotient, R-ISS, zytogenetisches Risiko) korreliert, welche in früheren Studien als prognostisch relevante Parameter der Myelom-Erkrankung identifiziert worden waren. 
Bei elf der 22 Patient/-innen (50 %) wurden mithilfe von 11C-MET mehr fokale Läsionen als mit 18F-FDG nachgewiesen (p < 0,01), daneben konnte bei einer größeren Zahl von Patient/-innen eine diffuse Knochenmarkinfiltration durch die malignen Plasmazellen identifiziert werden (11C-MET: 19, 18F-FDG: 12). Sowohl die SUV-Parameter (SUVmean, SUVmax und SUVpeak) als auch die neuen Imaging Parameter (TMTV und TLG/TLMU) waren bei der 11C-MET- signifikant höher als bei der 18F-FDG-PET/CT (p < 0,05). 
In Bezug auf die neuen Imaging Parameter zeigten sich für 11C-MET häufiger signifikante Korrelationen mit den prognostisch relevanten klinischen und laborchemischen Parametern als für 18F-FDG. Bei TMTV konnten für die 11C-MET-PET/CT signifikante Korrelationen für β2-Mikroglobulin (p = 0,006), die M-Komponente (p = 0,003), den Grad der Knochenmarkinfiltration (p = 0,007) und das Serum-Hämoglobin (p = 0,016) gefunden werden, wohingegen sich bei 18F-FDG lediglich eine signifikante Korrelation für β2-Mikroglobulin (p = 0,044) zeigte. In Bezug auf die TLG/TLMU konnten bei 18F-FDG keine signifikanten Korrelationen zwischen TLG und den klinischen und laborchemischen Parametern nachgewiesen werden. Bei 11C-MET zeigten sich hingegen signifikante Korrelationen zwischen dem TLMU und der Kalzium-Konzentration im Serum (p = 0,028), dem β2-Mikroglobulin (p = 0,047), der M-Komponente (p = 0,033) und dem Grad der Knochenmarkinfiltration (p = 0,041).
Trotz zahlreicher Limitationen dieser Arbeit, wie etwa der geringen Patientenzahl und des retrospektiven Charakters der Auswertung bekräftigt auch diese Studie in Übereinstimmung mit den bisherigen Studienergebnissen, dass 11C-MET im Vergleich zu 18F-FDG ein sensitiverer Marker für die Beurteilung der Myelom-Tumorlast sein könnte.  Eine Untersuchung der prognostischen Aussagekraft von 11C-MET in Bezug auf progressionsfreies- und Gesamtüberleben im Zuge der primären Bildgebung der Erkrankung war aufgrund der kurzen Nachbeobachtungszeit und der Heterogenität der Behandlung, welche die Patient/-innen im Anschluss an die Staging-Untersuchungen erhalten hatten, nicht möglich und muss im Rahmen zukünftiger, insbesondere prospektiver Studien weiter untersucht werden.
N2  - 11C-methionine (11C-MET) is an alternative radiopharmaceutical for positron emission tomography / computed tomography (PET/CT) to assess disease activity in patients with multiple myeloma (MM). Early data suggest a higher sensitivity and specificity than with the previous standard tracer 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG). However, studies that include the new parameters "metabolic tumour volume" (MTV) and "total lesion glycolysis / total lesion methionine uptake" (TLG/TLMU) are still lacking in this comparison. Previous studies have already shown a prognostic significance of these new imaging parameters for 18F-FDG-PET/CT. The aim of this bicentre study was to test the apparent superiority of 11C-MET for the staging of MM in the context of previous study results and to investigate its suitability for the assessment of metabolic imaging parameters in comparison to 18F-FDG.
Twenty-two patients with newly diagnosed untreated MM, including 15 patients from the University Hospital of Würzburg and seven patients from the Clinica Universidad de Navarra in Pamplona, who had received double PET/CT imaging using the two tracers 11C-MET and 18F-FDG within a maximum period of 14 days, were retrospectively evaluated.
 For this purpose, the 18F-FDG and 11C-MET PET/CT images were analysed by using the "PET/CT Viewer Beth Israel for FIJI". This open source software enabled the calculation of SUVmean, SUVmax and SUVpeak as well as the new imaging biomarkers MTV and TLG/TLMU. These PET parameters were correlated with clinical and laboratory parameters (haemoglobin, calcium, creatinine, CRP, β2-microglobulin, albumin, M-gradient/M-protein, bone marrow infiltration, LDH, free light chain ratio, R-ISS, cytogenetic risk), which had been identified as prognostically relevant parameters of myeloma disease in previous studies.
In eleven of the 22 patients 11C-MET detected more focal lesions than 18F-FDG (p < 0.01) and a larger number of diffuse bone marrow infiltration by malignant plasma cells was identified (11C-MET: 19, 18F-FDG: 12). Both the SUV parameters (SUVmean, SUVmax and SUVpeak) and the new imaging parameters (TMTV and TLG/TLMU) were significantly higher in 11C-MET than in 18F-FDG PET/CT (p < 0.05).
With regard to the new imaging parameters, significant correlations with the prognostically relevant clinical and laboratory parameters were shown more frequently for 11C-MET than for 18F-FDG. In TMTV, significant correlations were found for 11C-MET PET/CT for β2-microglobulin (p = 0.006), the M-component (p = 0.003), the level of bone marrow infiltration (p = 0.007) and serum haemoglobin (p = 0.016), whereas 18F-FDG only showed a significant correlation for β2-microglobulin (p = 0.044). With regard to TLG/TLMU, no significant correlations between TLG and the clinical and laboratory parameters could be demonstrated for 18F-FDG. In contrast, 11C-MET showed significant correlations between TLMU and serum calcium concentration (p = 0.028), β2-microglobulin (p = 0.047), M-component (p = 0.033) and the level of bone marrow infiltration (p = 0.041).
Despite numerous limitations of this work, such as the small number of patients and the retrospective analysis, this study also confirms that 11C-MET could be a more sensitive marker for the assessment of MM compared to 18F-FDG.  An investigation of the prognostic significance of 11C-MET with regard to progression-free and overall survival in the course of primary imaging was not possible due to the short follow-up period and the heterogeneity of the treatment the patients received following PET/CT imaging and therefore must be investigated in the context of future studies.
KW  - Plasmozytom
KW  - Positronen-Emissions-Tomografie
KW  - PET/CT
KW  - Multiples Myelom
KW  - \(^{18}\)F-Fluordesoxyglucose
KW  - \(^{11}\)C-Methionin
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-318032
ER  - 
TY  - THES
A1  - Seibold, Marcel
T1  - Funktionelle Charakterisierung des Ras family small GTP binding protein RAL im Multiplen Myelom
T1  - Functional characterization of the Ras family small GTP binding protein RAL in multiple myeloma
N2  - Die monoklonale Proliferation maligner Plasmazellen im Knochenmark ist charakteristisch für das multiple Myelom (MM) und kann bei Erkrankten zu Störungen in der Hämatopoese sowie zu Knochenläsionen und Niereninsuffizienz führen. Die Weiterentwicklung und der Einsatz neuer Therapieoptionen konnten das Überleben von MM-Patienten zwar erheblich verbessern, jedoch gilt diese Krankheit weiterhin als unheilbar. Onkogene Mutationen und das Knochenmarkmikromilieu führen in MM-Zellen zur Entstehung eines onkogenen Signalnetzwerks, das das Wachstum und Überleben der Zellen aufrechterhält. Mutationen der GTPase RAS treten bei bis zu 50 % der MM-Patienten auf und tragen zum Überleben von MM-Zellen bei. Trotz der Häufigkeit und Bedeutsamkeit von onkogenem RAS, auch in anderen Tumorentitäten, ist die GTPase nach wie vor therapeutisch nicht angreifbar. Die GTPase RAL aus der Familie der RAS-GTPasen wird als Downstream-Effektor von RAS angesehen, der damit ebenfalls zur Aufrechterhaltung des Tumorzellüberlebens beitragen könnte. In einigen Tumorentitäten konnte bisher gezeigt werden, dass eine Überexpression von RAL in den Tumorzellen vorliegt und die Proliferation und Apoptose von Tumorzellen durch RAL beeinflusst wird. Daher stellte sich die Frage, ob RAL im MM ebenfalls das Überleben von Tumorzellen beeinflusst und ob eine direkte Verbindung zwischen onkogenem RAS und RAL besteht.
In dieser Arbeit wurde die funktionelle Rolle von RAL sowie dessen Zusammenhang mit onkogenem RAS im MM untersucht. Hierbei konnte eine Überexpression von RAL in MM-Zellen im Vergleich zu MGUS oder normalen Plasmazellen beobachtet werden. In Knockdown-Analysen wurde gezeigt, dass RAL überlebensnotwendig für MM-Zellen ist. Dabei wurde in Western Blot-Analysen festgestellt, dass diese Überlebenseffekte unabhängig von MAPK/ERK-Signaling vermittelt werden. Es konnte teilweise jedoch eine Abhängigkeit von der AKT-Aktivität beobachtet werden. Da RAL-Knockdown Einfluss auf  das Überleben von MM-Zellen hat, wurde eine pharmakologische Inhibition von RAL durch den Inhibitor RBC8 untersucht. RBC8 zeigte in höheren Dosen nur bei einem Teil der MM-Zelllinien eine Wirkung auf das Zellüberleben sowie auf die RAL-Aktivierung. Die Weiterentwicklung potenter RAL-Inhibitoren ist daher für eine klinische Translation einer RAL-Inhibition von großer Bedeutung. Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen onkogenem RAS und der RAL-Aktivierung wurden RAL-Pulldown-Analysen nach Knockdown von onkogenem RAS durchgeführt. In diesen Experimenten wurde keine Abhängigkeit der RAL-Aktivierung von onkogenem RAS festgestellt. Darüber hinaus zeigten Genexpressionsanalysen nach RAS- bzw. RAL-Knockdown unterschiedliche Genexpressionsprofile. In Massenspektrometrie-Analysen wurden mögliche Effektoren, die mit RAL an der Beeinflussung des Zellüberlebens beteiligt sein könnten, untersucht. Hierbei wurden die Komponenten des Exozyst-Komplexes EXO84 und SEC5 als Interaktionspartner von RAL identifiziert. Nachdem gezeigt wurde, dass RAL ausschlaggebend für das Überleben von MM-Zellen ist, wurde eine Kombination von RAL-Knockdown mit klinisch relevanten Wirkstoffen analysiert. Diese zeigte bei der Kombination mit PI3K oder AKT-Inhibitoren verstärkte Effekte auf das Zellüberleben der MM-Zellen.
Zusammenfassend wurde die Bedeutung von RAL für das Überleben von Tumorzellen im MM gezeigt und RAL als potentielles therapeutisches Target im MM beschrieben, welches unabhängig von onkogenem RAS reguliert wird.
N2  - Multiple myeloma (MM) is a hematologic neoplasia which is characterized by monoclonal proliferation of malignant plasma cells in the bone marrow leading to hematopoetic failure, bone lesions and renal failure. Although continuous development of existing therapeutics and new therapeutic options vastly improved MM patient survival, MM still remains an incurable disease. Oncogenic mutations and the bone marrow microenvironment contribute to a signaling network which sustains MM cell proliferation and survival. Within this network mutations of the RAS oncogene account for up to 50 % of MM patients. Despite its prevalence and importance not only in MM, RAS still remains undruggable. The GTPase-family Member RAL is considered as a RAS effector which might also influence maintainance of tumor cell survival. In several tumor entities RAL is overexpressed in tumor cells and influences proliferation and apoptosis. Therefore, in MM RAL might also be controlled by oncogenic RAS and mediate cell survival of tumor cells.
In this work, RAL’s functional role as well as the potential interconnection with oncogenic RAS was investigated. In MM cells RAL is ovexpressed compared to non-malignant MGUS or plasma cells. Knockdown analyses showed that RAL is essential for MM cell survival. These survival effects are transferred independently of MAPK/ERK signaling as shown by Western Blot analysis. However, to some extent RAL influenced MM cell survival dependently of AKT activity. Because RAL knockdown had a significant effect on MM cell survival a pharmacological inhibition was tested using the inhibitor RBC8. In a portion of MM cell lines RBC8 exerts effects on cell survival. But the effects of RBC8 on RAL activation were only visible at higher concentrations as shown by pulldown assays. Thus, subsequent development of potent RAL inhibitors is of major importance for clinical translation. To investigate whether RAL is directly activated by oncogenic RAS, RAL pulldown assays were performed after knockdown of oncogenic RAS. Strikingly, there was no direct connection between the presence of oncogenic RAS and RAL activation. Furthermore, gene expression profiles after RAS or RAL knockdown showed differing expression signatures. Potential effectors of RAL which might also influence MM cell survival were investigated in mass spectrometric analyses where the exocyst complex components EXO84 and SEC5 were identified as RAL interaction partners. Since RAL is of importance for MM cell survival, RAL knockdown was combined with clinically relevant agents. There was an enhanced induction of apoptosis upon combination of PI3K or AKT inhibitors with RAL knockdown.
Taken together, the influence of RAL as a crucial mediator of MM cell survival was shown in this work. Therefore, RAL represents a potential therapeutic target which is regulated independently of oncogenic RAS.
KW  - Kleine GTP-bindende Proteine
KW  - Signaltransduktion
KW  - Plasmozytom
KW  - RAL
KW  - Multiples Myelom
KW  - Zellüberleben
KW  - Knochenmark
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-208003
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schwarz, Elisa
T1  - Psychische Belastung bei Patienten mit Multiplem Myelom vor autologer Stammzelltransplantation. Subanalyse von Zusammenhängen zwischen depressiven Symptomen und klinischen Variablen
T1  - Psychological stress in patients with multiple myeloma before autologous stem cell transplantation. Subanalysis between depressive symptoms and clinical variables
N2  - Bereits bestehende wissenschaftliche Literatur weist in präklinischen Ergebnissen darauf hin, dass das sympathische Nervensystem eine entscheidende Rolle bei der Mobilisierung von hämatopoetischen Stammzellen spielt. Mehrere Vorarbeiten lieferten Hinweise, dass psychischer Distress bei Stammzelltransplantation mit einem langsameren Anstieg der absoluten Leukozytenzahl während Aplasie einhergehen könnte. Die Dauer der Aplasie ist von klinischer Relevanz. 
In der vorliegenden Arbeit wurden Zusammenhänge zwischen Distress in Form von depressiven Symptomen und hämatologischer Rekonstitution nach erster autologer Stammzelltransplantation bei Patienten mit Multiplem Myelom (n = 47) untersucht.
Mit Hilfe des Fragebogens PHQ-9 wurden die Patienten mit Multiplem Myelom am Tag ihrer ersten autologen Stammzelltransplantation auf depressive Symptome gescreent.
Patienten mit Multiplem Myelom wiesen ein hohes Maß an Distress auf. In der Stichprobe aus 47 konsekutiven Patienten lag bei 12 Patienten (26%) Distress in Form von Symptomen einer Depression vor.
Es ließ sich kein Zusammenhang zwischen psychischer Belastung und verlängerter hämatologischen Rekonstitution (r = 0.025; n = 37; p = 0.882) feststellen.
Erstmalig wurde der Zusammenhang zwischen psychischer Belastung und klinischen Parametern während hämatologischer Rekonstitution untersucht. Dabei ergaben sich klinisch relevante Resultate. Es zeigte sich eine Tendenz mit einem größeren Bedarf an Erythrozytenkonzentraten bei Verdacht auf Depression (V = 0.387; p = 0.071). Nebenbefundlich ergab sich in der multivariaten Analyse der signifikante Zusammenhang, dass ein hohes molekulargenetisches Risiko mit einer größeren Anzahl an verabreichten Erythrozytenkonzentraten einhergeht (p = 0.046). Darüber hinaus ergab sich ein relevanter Zusammenhang zwischen Verdacht auf Depression nach PHQ-9 und Aufenthaltsdauer. Depressive Patienten waren demnach tendenziell kürzer im Krankenhaus (r = -0.25; n = 47; p = 0.09).
N2  - Subject:
Preclinical results indicate the crucial role of the sympathetic nervous system in the mobilization of haematopoietic stem cells. Several preliminary studies suggest that psychological stress in stem cell transplantation could be associated with a slower increase in absolute leukocyte counts during aplasia. The duration of aplasia is of clinical relevance. In the present work, correlation between distress in the form of depressive symptoms and haematological reconstitution after the first autologous stem cell transplantation in patients with multiple myeloma (n=47) was examined.

Methods:
Patients with multiple myeloma were screened for depressive symptoms on the day of their first autologous stem cell transplant using the PHQ-9.

Results:
In patients with multiple myeloma a high degree of distress can be observed. In our sample of 47 patients, 12 patients (26%) experienced distress in the form of depressive symptoms.
We could not establish a correlation between psychological stress and prolonged haematological reconstitution (r = 0.025; n = 37; p = 0.882).
To the best of our knowledge, the correlation between psychological stress and clinical parameters during haematological reconstitution was examined for the first time. Clinically relevant results were shown. There was a trend with an increased requirement of erythrocyte concentrates when depression was suspected (V = 0.387; p = 0.071). Incidentally, the multivariate analysis showed the significant and clinically relevant connection that a high molecular genetic risk is associated with a larger number of administered erythrocyte concentrates (p = 0.046). There was also a relevant correlation between suspected depression after PHQ-9 and duration of hospitalisation. Hospitalisation of depressed patients tended to be shorter (r = -0.25; n = 47; p = 0.09).
KW  - Psychoneuroimmunologie
KW  - Multiples Myelom
KW  - Stammzelltransplantation
KW  - Depression
KW  - psychoneuroimmunology
KW  - multiple myeloma
KW  - stem cell transplantation
KW  - depression
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-205462
ER  - 
TY  - THES
A1  - Roth, Bernhard
T1  - Entwicklung von Plasmiden mit multiplen short hairpin RNA-Expressionskassetten für den simultanen Knockdown onkogener Zielstrukturen im Multiplen Myelom
T1  - Development of plasmids with multiple shRNA-expressioncassettes for simultaneous knockdown of oncogene targets in multiple myeloma
N2  - Zielvorgabe dieser Dissertation stellte die Konstruktion eines Plasmides mit mehreren shRNA-Expressionskassetten für den simultanen Knockdown onkogener Zielstrukturen im Multiplen Myelom dar. Es sollte sich zudem um ein Konstrukt handeln, bei dem ein beliebig häufiges Einfügen oder Ersetzen von Expressionskassetten durch einfache Klonierungsschritte möglich ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Plasmide mit bis zu vier unterschiedlichen shRNA-Expressionskassetten konstruiert und getestet. Mittels Elektroporation und anschließender Analyse der Knock-down-Effizienz im Western Blot konnte beispielhaft an Proteinen des MEK-ERK-Signalweges gezeigt werden, dass mithilfe der klonierten Plasmide die Spiegel von mindestens vier Zielproteinen gleichzeitig herunterreguliert werden können, ohne dass es dabei zu Einschränkungen im Vergleich zur Verwendung von Einzel-shRNA-Expressionsvektoren kommt. Es konnte gezeigt werden, dass weder die zunehmende Menge an hintereinander klonierten Kassetten noch die Reihenfolge der einzelnen Expressionskassetten im Plasmid einen negativen Einfluss auf das Knock-down-Ergebnis haben. Dieses Ergebnis konnte in verschiedenen Zelllinien des Multiplen Myeloms bestätigt werden. Die Vorteile des Verfahrens liegen vor allem in der Kosteneffizienz, der einfachen Herstellung und Modifikation, sowie der niedrigen biologischen Sicherheitsstufe der Versuchsschritte. Bedeutend ist zudem die Vermeidung von toxischen Effekten, welche das Einbringen von Fremd-DNA in Zellen ab gewissen Mengen mit sich bringt, durch Klonierung aller shRNA-Expressionskassetten zu lediglich einem Plasmidkonstrukt. Einschränkungen erfährt die etablierte Methodik dadurch, dass die zu untersuchenden Zellen sich für die Transfizierung mit Plasmiden eigenen müssen und ein Verfahren der Selektion transfizierter von nativen Zellen verfügbar sein muss. Durch genannte Vorteile stellt das Konstrukt jedoch ein hervorragendes Mittel zur Erforschung zellulärer Signalwege und ihrer Interaktionen weit über die Erkrankung des Multiplen Myeloms hinaus dar. Es kann zudem als kostengünstige molekulare Methode zur Identifizierung neuer pharmakologischer Angriffspunkte bei Tumorerkrankungen dienen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in Folgeversuchen genutzt um eine stabile Integration der shRNA-Expressionskassetten in die zelluläre DNA sowie eine pharmakologische Induzierbarkeit zu erreichen. Es konnte somit der Sprung von den transienten Knock-down-Versuchen dieser Arbeit hin zur langfristig verminderten Proteintranslation geschafft werden. Am Ende dieser Arbeit verblieb zu eruieren, inwieweit die Anzahl der shRNA-Expressionskassetten über die getestete Anzahl von vier erweiterbar wäre und ob die guten Erfahrungen mit dieser Methodik auch bei anderen Arten von Tumorzellen replizierbar sind. Das etablierte Vektorsystem könnte in künftigen Versuchen zur schnellen Erforschung bisher wenig untersuchter oder unbekannter Signalwege dienen.
N2  - Goal setting of this dissertation was the construction of a plasmid with multiple shRNA-expressioncassettes for a simultaneous knockdown of oncogene targets in multiple myeloma. It was furthermore supposed to be a construct which allowed adding or replacing of cassettes by simple cloning mechanisms.
In this work plasmids have been constructed and established with up to four shRNA-expressioncassettes. By electroporation and westernblot-analysis it could be shown on the MEK-ERK-pathway that it is possible to downregulate four proteins at once with one plasmid and that this is as efficient as the use of single plasmids. It could be shown that neither the number of expressioncassettes nor the order had a negative impact on the knockdown results. This result could be proved in different myeloma cell lines. The advantages of this construct are based on the cost efficiency, the simple construction and modification and the low biosafety level. The most significant advantage lies within the reduction of toxic effects for the cells that come within growing amounts of foreign DNA. These are reduced by fusion of multiple shRNA-expressioncassettes in one plasmid. The construct also underlies restrictions because in order to work with it there has to be a method to transfect the cells with the plasmid and a method to sort transfected cells afterwards. Nevertheless, the construct represents an excellent mean to investigate cellular signalling and interactions in multiple myeloma and beyond. Moreover, it can be used as a cost-efficient method to identify new pharmacological targets in malignancies. The results of this work have been used to establish stable transfection and inducible knockdowns. In the end it stayed yet to be investigated if the construct could be expanded over the here tested number of four shRNA-expressioncassettes and if it could be used in other malignancies than multiple myeloma. The established vector-system could be used in future to quickly investigate unknown signalling pathways.
KW  - RNS-Interferenz
KW  - Plasmide
KW  - Multiples Myelom
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-219464
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TY  - THES
A1  - Riedel, Simone Stefanie
T1  - Characterization of the fluorescence protein FP635 for in vivo imaging and establishment of a murine multiple myeloma model for non-invasive imaging of disease progression and response to therapy
T1  - Charakterisierung des Fluoreszenzproteins FP635 für die in vivo Bildgebung und Etablierung eines Maus Modells für die nicht invasive Bildgebung des Krankheitsverlaufes und Ansprechen auf Therapien imMultiplen Myelom
N2  - Optical in vivo imaging methods have advanced the fields of stem cell transplantation, graft-versus–host disease and graft-versus-tumor responses. Two well known optical methods, based on the transmission of light through the test animal are bioluminescence imaging (BLI) and fluorescence imaging (FLI). Both methods allow whole body in vivo imaging of the same animal over an extended time span where the cell distribution and proliferation can be visualized. BLI has the advantages of producing almost no unspecific background signals and no necessity for external excitation light. Hence, BLI is a highly sensitive and reliable detection method. Yet, the BLI reporter luciferase is not applicable with common microscopy techniques, therefore abolishing this method for cellular resolution imaging. FLI in turn, presents the appealing possibility to use one fluorescent reporter for whole body imaging as well as cellular resolution applying microscopy techniques. The absorption of light occurs mainly due to melanin and hemoglobin in wavelengths up to 650 nm. Therefore, the wavelength range beyond 650 nm may allow sensitive optical imaging even in deep tissues. For this reason, significant efforts are undertaken to isolate or develop genetically enhanced fluorescent proteins (FP) in this spectral range. “Katushka” also called FP635 has an emission close to this favorable spectrum and is reported as one of the brightest far-red FPs. Our experiments also clearly showed the superiority of BLI for whole body imaging over FLI. Based on these results we applied the superior BLI technique for the establishment of a pre-clinical multiple myeloma (MM) mouse model. MM is a B-cell disease, where malignant plasma cells clonally expand in the bone marrow (BM) of older people, causing significant morbidity and mortality. Chromosomal abnormalities, considered a hallmark of MM, are present in nearly all patients and may accumulate or change during disease progression. The diagnosis of MM is based on clinical symptoms, including the CRAB criteria: increased serum calcium levels, renal insufficiency, anemia, and bone lesions (osteolytic lesions or osteoporosis with compression fractures). Other clinical symptoms include hyperviscosity, amyloidosis, and recurrent bacterial infections. Additionally, patients commonly exhibit more than 30% clonal BM plasma cells and the presence of monoclonal protein is detected in serum and/or urine. With current standard therapies, MM remains incurable and patients diagnosed with MM between 2001 and 2007 had a 5-year relative survival rate of only 41%. Therefore, the development of new drugs or immune cell-based therapies is desirable and necessary. To this end we developed the MOPC-315 cell line based syngeneic MM mouse model. MOPC-315 cells were labeled with luciferase for in vivo detection by BLI. We validated the non-invasively obtained BLI data with histopathology, measurement of idiotype IgA serum levels and flow cytometry. All methods affirmed the reliability of the in vivo BLI data for this model. We found that this orthotopic MM model reflects several key features of the human disease. MOPC-315 cells homed efficiently to the BM compartment including subsequent proliferation. Additionally, cells disseminated to distant skeletal parts, leading to the typical multifocal MM growth. Osteolytic lesions and bone remodeling was also detected. We found evidence that the cell line had retained plasticity seen by dynamic receptor expression regulation in different compartments such as the BM and the spleen.
N2  - Optische in vivo bildgebende Verfahren haben die Felder der Stammzelltransplantation, Graft-versus-Host Krankheit und Graft-versus-Tumor Reaktion vorangebracht. Zwei gut bekannte optische Methoden, die auf der transmission von Licht durch das Versuchtier basieren, sind die Biolumineszenz Bildgebung (BLI) und die Fluoreszenz Bildgebung (FLI). Beide Methoden erlauben die in vivo Ganzkörperbildgebung desselben Tieres über lange Zeit wärenddessen die Zellverteilung und Proliferation sichtbar gemacht werden kann. Vorteil der BLI ist, dass beinahe keine unspezifischen Hintergrundsignale erzeugt werden und keine Notwendigkeit für Anregungslicht besteht. Daher ist BLI eine hochsensitive und verlässliche Detektionsmethode. Jedoch erlaubt der BLI Reporter, die Luziferase, keine Anwendung mit gängigen Mikroskopieanwendungen und verhindert daher, dass diese Methode für die Bildgebung auf zellulärer Ebene genutzt werden kann. FLI wiederum bietet die attraktive Möglichkeit einen fluoreszenten Reporter sowohl für die Bildgebung des gesamten Körpers, als auch auf zellulärer Ebene durch die Anwendung von Mikroskopietechniken zu nutzen. Derzeit bestehen noch größere Einschränkungen bei der Arbeit mit fluoreszent markierten Zellen innerhalb eines Tieres. Die allgemeine Autofluoreszenz des umliegenden Gewebes führt zu hohen Hintergrundsignalen. Zusätzlich werden sowohl das Anregungslicht als auch die emittierte Fluoreszenz durch das umliegende Gewebe abgeschwächt. Die Absorption des Lichtes geschieht hauptsächlich durch Melanin und Hämoglobin in Wellenlängen bis zu 650 nm. Daher könnte der Wellenlängenbereich über 650 nm sensitive optische Bildgebung auch in tief liegendem Gewebe ermöglichen. Aus diesem Grund werden erhebliche Anstrenungen unternommen um Fluoreszenzproteine (FP) in diesem spektralen Bereich zu isolieren oder genetisch verbesserte zu entwickeln. „Katushka“ auch FP635 genannt hat eine Emission, die nahe an diesem günstigen Spektrum liegt und wurde als eines der hellsten dunkelroten FPs beschrieben. Wir untersuchten FP635 für die Anwendung als sensitiver Einzelreporter für die Detektion immunologischer Prozesse von der Ganzkörper- bis zur Einzelzellbildgebung. Unsere Experimente zeigten auch deutlich die Überlegenheit der BLI über die FLI für die Ganzkörperbildgebung. Basierend auf diesen Ergebnissen setzten wir die überlegene BLI für die Etablierung eines präklinischen Mausmodells des Multiplen Myeloms (MM) ein. MM ist eine B-Zell Erkrankung wobei maligne Plasmazellen klonal im Knochenmark (BM) älterer Menschen expandieren und erhebliche Morbidität und Sterblichkeit verursacht. Chromosomale Abnormitäten gelten als Kennzeichen des MM, sind bei beinahe allen Patienten vorhanden und können sich während des Krankheitsverlaufes anhäufen oder verändern. Die Diagnose des MM basiert auf klinischen Syptomen inklusive der folgenden Kriterien: erhöhte Serum Kalzium Konzentration, Niereninsuffizienz, Anämie und Knochenläsionen (osteolytische Läsionen oder Osteoporose mit Kompressionsfrakturen). Weitere klinische Symptome beinhalten Hyperviskosität, Amyloidose und wiederkehrende bakterielle Infektionen. Zusätzlich zeigen Patienten verbreitet mehr als 30% klonale BM Plasmazellen und monoklonales Protein ist in Serum und/oder Urin detektierbar. Mit derzeitigen Standardtherapien bleibt MM unheilbar und Patienten, die zwischen 2001 und 2007 mit MM diagnostiziert wurden hatten eine relative 5-jahres Überlebensrate von nur 41%. Daher ist die Entwicklung neuer Medikamente und immunzellbasierten Therapien wünschenswert und notwendig. Zu diesem Zweck entwickelten wir das auf der Zelllinie MOPC-315 basierende syngene MM Mausmodell. Die MOPC-315 Zellen wurden für die in vivo Detektion mittels BLI mit Luziferase markiert. Wir validierten die nichtinvasiv gewonnenen BLI Daten mit Histopathologie, der Messung des idiotypen IgA Spiegels im Serum und Durchflusszytometrie. Alle Methoden bekräftigten die Zuverlässigkeit in vivo BLI Daten für dieses Modell. Wir stellten fest, dass dieses orthotope MM Modell einige Hauptmerkmale der menschlichen Erkrankung widerspiegelt. Die MOPC-315 Zellen wanderten effizient in das BM Kompartiment inklusive darauffolgender Proliferation. Ausserdem, streuten die Zellen in entfernte Teile des Skeletts aus was zum typischen multifokalen MM Wachstum führte. Wir stellten auch osteolytische Läsionen und Knochenumbau fest. Wir fanden Hinweise darauf, dass sich die Zelllinie Plastizität bewahrte was durch die dynamische Regulation der Rezeptorexpression in verschiedenen Kompartimenten, wie dem BM und der Milz, sichtbar wurde.
KW  - Fluoreszenzproteine
KW  - Plasmozytom
KW  - Biolumineszenzmessung
KW  - Maus
KW  - Multiple myeloma
KW  - bioluminescence imaging
KW  - fluorescence imaging
KW  - FP635
KW  - mouse model
KW  - nichtinvasive Bildgebung
KW  - Multiples Myelom
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77894
ER  - 
TY  - THES
A1  - Plank, Christina
T1  - Untersuchung von Dihydroisochinolinonderivaten als mögliche Inhibitoren von Hsc70
T1  - Analyzing dihydroisoquinolinone derivatives as potential inhibitors of Hsc70
N2  - Einhergehend mit einer steigenden Lebenserwartung nimmt auch die Zahl der am Multiplen Myelom Erkrankten zu. Bis dato gibt es nur wenige Therapieansätze dieser selten vorkommenden Blutkrebserkrankung. Im Zusammenhang mit der Entstehung des Multiplen Myeloms stehen vor allem zwei bedeutende Hitzeschockproteine: Hsp90 und Hsp70. Beide haben die Aufgabe, Zellen vor Apoptose zu schützen. In proliferierenden Plasmazellen ist eine Überexpression an Hsp90 zu beobachten. Entwickelte Inhibitoren führten zwar zu einer verminderten Hsp90-Aktivität, allerdings wurde diese durch eine vermehrte Expression von Hsp70 kompensiert, weshalb Myelomzellen weiterhin proliferierten. Aus diesem Grund bietet sich Hsp70 als weiterer Angriffspunkt in der Therapierung des Multiplen Myeloms an. Die bislang entwickelten Inhibitoren binden entweder an die Nukleotid- oder Substratbindedomäne. Da beide Stellen unspezifisch sind, wurden durch virtuelles Screening potenzielle Inhibitoren für Hsp70 identifiziert, welche in vitro und in vivo tatsächlich Effekte hinsichtlich der Herunterregulierung von Hsp70 zeigten. Ob die entwickelten Substanzen jedoch direkt an Hsp70 binden, war die Fragestellung der vorliegenden Arbeit.
In dieser Arbeit wurde untersucht, inwiefern die entwickelten Inhibitoren an Hsp70 binden und dieses inhibieren. Die humane Hsp70-Familie besitzt sechzehn Mitglieder, die alle ähnliche Aufgaben und Strukturmerkmale aufweisen. Für die durchgeführten Versuche wurde die Hsp70-Isoform Hsc70 verwendet. In einem Protein-Ligand-Assay konnte gezeigt werden, dass die meisten Verbindungen durch Aggregatbildung zu einer Inhibition von Hsc70 führten. Durch Zugabe von Detergenz konnten die gebildeten Aggregate aufgebrochen und so der Inhibitionseffekt aufgehoben bzw. deutlich reduziert werden. Damit konnte gezeigt werden, dass die in Zell- und Mausversuchen beobachteten Effekte vermutlich nicht auf eine direkte Inhibition von Hsc70 zurückzuführen sind. Ob diese Effekte nun ebenfalls auf Aggregatbildung beruhen oder aber ein anderes Protein als das vermutete Hsc70 inhibiert wird, was über eine Signalkaskade zur Inhibition von Hsc70 führt, wäre eine interessante Fragestellung für weitere Untersuchungen.
Da sowohl in NMR-Versuchen als auch dem durchgeführten Protein-Ligand-Assay gezeigt werden konnte, dass die vormals als potenzielle Inhibitoren entwickelten Verbindungen nur schwach aktiv sind, wurde durch Fragment-basierte Ansätze eine andere Bindestelle für mögliche Inhibitoren identifiziert. Hierbei konnte N-Acetyl-D-Glucosamin in der Nukleotidbindedomäne von Hsc70 detektiert werden. Hieraus könnten sich neue Ansätze zur Entwicklung neuartiger in silico entwickelter Hsc70-Inhibitoren ergeben.
Ausgangspunkt für die Docking-Studien zur Entwicklung neuer Hsp70-Inhibitoren war die Kristallstruktur von bHsc70 ED 1-554, einer trunkierten Doppelmutante des nativen Hsc70. Bis dato ist diese 554 Aminosäuren umfassende Mutante die einzige Hsc70-Variante von der die Zweidomänenstruktur kristallisiert werden konnte. Für dieses Konstrukt wurde zunächst ein optimiertes Aufreinigungsprotokoll entwickelt, um dann Kristallisationsversuche mit ausgewählten AH-Verbindungen, die in den Docking-Studien entwickelt wurden, durchzuführen. Hierbei konnte jedoch keine Bindung festgestellt werden. Die Kristallisation mit Ver-155008, einem bekannten Hsc70-Inhibitor, führte jedoch zur ersten Zweidomänenstruktur von Hsc70 mit gebundenem Ver-155008.
Neben der obigen Fragestellung wurde außerdem untersucht, wie funktional aktiv das trunkierte Hsc70-Konstrukts ist. Hier zeigte sich, dass aufgrund des fehlenden C-Terminus zwar eine geringe Aktivität von 30 % im Vergleich zur Volllänge zu beobachten war. Für eine nahezu vollständige Rückfaltungsaktivität ist aber der C-Terminus essentiell. Weiterhin konnte in ITC-Versuchen der Kd-Wert von Ver-155008 an die verwendete Mutante ermittelt werden, der dem bereits bekannten Kd von Ver-155008 an das native Hsc70 ähnlich ist.
N2  - Coming along with an increasing life span, the number of multiple myeloma incidences permanently increases. By now, there is no possibility to cure this rare blood cancer disease. In multiple myeloma, there are two major proteins playing a crucial role in its development: Hsp70 and Hsp90. Both prevent cells from apoptosis. In proliferating plasma cells, Hsp90 is overexpressed. Inhibitors for Hsp90, however, led to an overexpression of Hsp70. Therefore, Hsp70 seems to be an attractive target in multiple myeloma. Developed Hsp70 inhibitors are likely to bind either to the nucleotide or substrate binding domain. Since both domains are likely unspecific, new inhibitors were designed by virtual screening which indeed showed inhibition effects on Hsp70 in vitro and in vivo. Nevertheless, the question had to be answered whether these compounds directly bind to Hsp70 or if the expression of Hsp70 is downregulated through a signal cascade in the cell.
In this thesis, it was analyzed whether and how in silico designed and in cell-based assays active compounds inhibit Hsp70. The human Hsp70 family comprises 16 members which have similar structures and functions in the cell. For all conducted experiments, Hsp70 isoform 8, also known as Hsc70, was used. In a protein-ligand assay, it was shown that the compounds inhibit Hsc70 due to aggregate formation. Upon the addition of detergent, aggregates were broken down and the inhibition effect was reversed. Therefore the effects that have been observed in cell and mouse experiments are most likely not due to a direct inhibition of Hsc70. Whether these effects are due to aggregate formation or whether another protein was inhibited which then led to a downregulation of Hsc70 via a signal cascade, is a challenging question for further studies. 
Since it was shown both in protein-ligand assays and NMR experiments that the favored compounds were only weakly active, fragment-based screening was used to find a new core structure for further design studies. N-acetyl-D-glucosamine was found to bind to the NBD of Hsc70 which now might serve as a starting point for the development of novel Hsp70 inhibitors.
For all docking studies that have been conducted to develop novel Hsc70 inhibitors, the crystal structure of bHsc70 ED 1-554 was used, which is a truncated and double-mutated version of the native Hsc70. This construct has been the only crystal structure so far of which the two-domain structure of Hsc70 has been determined. For this construct a purification protocol was optimized to use bHsc70 ED 1-554 for crystallization experiments to determine the binding of the in silico developed AH compounds. Although no binding of these compounds could be observed, the two-domain structure of bHsc70 ED 1-554 with bound Ver-155008, a known Hsc70 inhibitor, could be determined.
Besides, the activity of this truncated Hsc70 double-mutant was analyzed. Due to the lacking C terminus, which is important for the interaction with client proteins, a reduced activity of about 30 % was observed. Nevertheless, in ITC experiments the Kd value of the binding of Ver-155008 to bHsc70 ED 1-554 showed that the affinity is similar to that of native Hsc70.
KW  - Hitzeschockproteine
KW  - Dihydroisochinolinderivate
KW  - Hsc70
KW  - Inhibitor
KW  - Multiples Myelom
KW  - Dihydroisochinolinonderivate
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-162655
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TY  - THES
A1  - Omert, Leilah Marie-Luise
T1  - Einfluss systemischer Therapie auf die funktionelle Bildgebung des Multiplen Myeloms
T1  - Influence of systemic therapy on functional imaging of Multiple Myeloma
N2  - Das Multiple Myelom (MM) ist eine maligne hämatologische Erkrankung, die trotz großer Fortschritte in der Therapie immer noch eine schlechte Prognose hat. 
Bisher ist es nicht möglich, mit einem bildgebenden Verfahren alle Fragen der Diagnostik, der Stadieneinteilung, des Therapiemonitorings und der Evaluation der Prognose des Multiplen Myeloms zu klären. Da es sich beim Multiplen Myelom aber um eine stark heterogene Erkrankung handelt, die eine frühzeitige individuelle Therapie erfordert, ist es unbedingt nötig Verfahren zu entwickeln, die eine spezifische Charakterisierung der Erkrankung bei jedem einzelnen Patienten ermöglichen.
In der vorliegenden Arbeit wurden die MM-Zelllinien INA-6, MM.1S und OPM-2 mit dem Proteasominhibitor MLN9708 behandelt. Behandelte und unbehandelte Zellen wurden mit dem Standardtracer 2-[18F]-Fluoro-2-Desoxy-D-Glukose (18F-FDG) oder dem in der Anwendung beim Multiplen Myelom neuen Aminosäuretracer [11C]-Methionin (11C-MET) inkubiert und die Aufnahme der Tracer zu bestimmten Zeitpunkten gemessen. Des Weiteren wurde die Ausprägung biologischer Merkmale der MM-Pathogenese bei behandelten und unbehandelten Zellen untersucht. Anschließend wurde ermittelt, ob ein Zusammenhang zwischen der Höhe der Traceraufnahme und der Ausprägung biologischer Merkmale der MM-Pathogenese bei behandelten und unbehandelten Zellen besteht.
Hierdurch soll geklärt werden, ob 11C-MET besser zur Diagnostik, dem Therapiemonitoring und der Evaluation der Prognose des Multiplen Myeloms geeignet ist als der Standardtracer 18F-FDG.
Es zeigte sich eine signifikant höhere 11C-MET-Aufnahme sowohl unbehandelter als auch behandelter Zellen im Vergleich zu 18F-FDG. Außerdem war eine Unterscheidung zwischen behandelten und unbehandelten Zellen mit 11C-MET besser möglich als mit 18F-FDG. Zwischen Traceraufnahme und biologischen Merkmalen der MM-Pathogenese, wie Proliferation, Expression von intrazellulären Leichtketten, CXCR4 und CD138, ergaben sich für behandelte und unbehandelte Zellen variable Zusammenhänge.
Die Ergebnisse legen nahe, dass 11C-MET besser zur Diagnostik und zum Therapiemonitoring des Multiplen Myeloms geeignet ist als der Standardtracer 18F-FDG.
Ob 11C-MET auch zur Stadieneinteilung und zur Evaluation der Prognose des Multiplen Myeloms besser geeignet ist als 18F-FDG, muss in weiteren Studien untersucht werden.
N2  - Despite new therapies Multiple Myeloma (MM) remains a hematologic malignancy with poor prognosis. Because of marked disease heterogeneity outcomes are extremely variable. The role of functional imaging, such as positron emission tomography for diagnosis, therapy monitoring, staging and prognostication is being investigated for a few years. This study evaluated the radiotracers 11C-Methionine (paraprotein-biosynthesis) and 18F-FDG (glucose-utilization) for diagnosis, therapy monitoring, staging and outcome prediction of MM. Influence of proteasome-inhibitor MLN9708 (Ixazomib) on radiotracer-uptake of different MM cell-lines was analyzed and related to tumor-biology. Both untreated and treated MM cells significantly took up more 11C-Methionine than 18F-FDG. Discrimination of treated and untreated cells was only possible with 11C-Methionine. Correlations between tracer uptake and tumor biology were variable for both tracers. These results suggest that 11C-Methionine is superior to 18F-FDG in diagnosis and therapy monitoring of MM. The suitability of 11C-Methionine for staging and prognostication has to be evaluated in further studies.
KW  - Multiples Myelom
KW  - Bildgebung
KW  - PET
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-154793
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TY  - THES
A1  - Ok [geb. Hofmann], Claudia Barbara
T1  - Isoform-spezifische Analyse der PI3-Kinase (Klasse I) im Multiplen Myelom
T1  - Isoform-specific analysis of the PI3-kinase (class I) in multiple myeloma
N2  - Das Multiple Myelom (MM) ist eine unheilbare Erkrankung, die aus einer klonalen Proliferation maligner Plasmazellen im Knochenmark hervorgeht. Dabei liegt ein komplexes Signalnetzwerk vor, das zum Überleben und Wachstum der MM-Zellen führt. Das MM ist durch eine enorme genetische und phänotypische Heterogenität gekennzeichnet. Die konstitutive Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs spielt bei ungefähr der Hälfte der Patienten mit MM eine wichtige Rolle für das Überleben der MM-Zellen und ist daher ein potentieller therapeutischer Ansatzpunkt. Isoform-spezifische Untersuchungen der katalytischen Untereinheiten der Klasse I-PI3K (p110α, p110β, p110γ, p110δ) sollten zur Erkenntnis führen, welche dieser Isoformen für das MM Zellüberleben wichtig sind, um spezifischere Behandlungen mit möglichst geringen Nebenwirkungen zu erlauben. Dafür wurden zunächst Isoform-spezifische Knockdown-Experimente mit MM Zelllinien durchgeführt und sowohl deren Überleben als auch die Aktivierung der nachgeschalteten Komponenten im PI3K Signalweg untersucht. Zur Verifizierung der Ergebnisse wurden sowohl MM Zelllinien als auch Primärzellen mit Isoform-spezifischen PI3K-Inhibitoren behandelt (BYL 719 für p110α, TGX 221 für p110β, CAY10505 für p110γ und CAL 101 für p110δ) und in gleicher Weise untersucht. In beiden Versuchsansätzen stellte sich die katalytische Untereinheit p110α als wichtigste Isoform für das Überleben von MM Zellen mit konstitutiv phosphoryliertem Akt Signal heraus. Weder der Knockdown noch die pharmakologische Inhibition der anderen drei Isoformen (p110β, p110γ, p110δ) führten in MM-Zelllinien zur Beeinträchtigung des Zellüberlebens. Auch reagierten die Primärzellen von MM Patienten größtenteils nicht mit Apoptose auf eine Behandlung mit TGX 221, CAY10505 oder CAL 101. Aufbauend auf der postulierten Bedeutung von p110α, wurde der dafür spezifische Inhibitor BYL 719 mit bereits klinisch etablierten Therapeutika in Kombination verwendet, woraus eine im Vergleich zur Einzelbehandlung verstärkte Apoptose resultierte. Insgesamt deuten diese Daten darauf hin, dass PI3K/p110α eine therapeutisch nutzbare Zielstruktur zur Behandlung des Multiplen Myeloms darstellt. Daher scheinen weitergehende prä-klinische Studien mit p110α Inhibitoren erfolgversprechend.
N2  - Multiple myeloma (MM) is an incurable disease, which results from clonal proliferation of malignant plasma cells in the bone marrow. Thereby, a complex signaling network regulates the survival and growth of MM cells. This malignant hematological disease is characterized by profound genetic and phenotypical heterogeneity. The PI3K/Akt signaling pathway is constitutively activated in about 50% of patients with MM and therefore plays an important role for the survival of MM cells. Accordingly, treatment of MM patients with the most isoform-specific drugs may be a desirable goal to achieve therapeutic utility with a minimum of undesired side effects. Therefore, an isoform-specific analysis of the catalytic subunits of the PI3K class I (p110α, p110β, p110γ, p110δ) was undertaken to reveal their individual role(s) for MM cell survival. Initially, isoform-specific knockdown experiments in MM cell lines were performed to assess their survival and the activation states of down-stream components of the PI3K pathway. These experiments were then complemented using isoform-specific pharmacological inhibitors (BYL 719 for p110α, TGX 221 for p110β, CAY10505 for p110γ and CAL 101 for p110δ) in MM cells and primary MM cells. Cell lines with constitutively phosphorylated Akt reduced this signal after p110α knockdown or pharmacologic inhibition and these treatments also affected their survival. Conversely, neither knockdown nor drug-mediated inhibition of any of the other three p110 isoforms influenced MM cell survival. In addition, whereas most primary MM samples were sensitive against BYL-719 only a few samples displayed apoptotic effects when treated with TGX 221, CAY10505 or CAL-101. These results showed that p110α is the major contributor of PI3K-mediated cell survival, and therefore the inhibitor BYL 719 was tested in combination with clinically relevant therapeutics for MM. Such treatment led to increased rates of apoptosis in MM cell lines in comparison to the respective single drug treatments. Taken together, we assume that PI3K/p110α is a therapeutically valuable target structure for the treatment of MM that would warrant more extensive pre-clinical studies.
KW  - Phosphatidylinositolkinase <Phosphatidylinositol-3-Kinase>
KW  - Isomer
KW  - Signaltransduktion
KW  - Plasmozytom
KW  - p110alpha
KW  - BYL-719
KW  - Carfilzomib
KW  - Melphalan
KW  - Lenalidomid
KW  - Pomalidomid
KW  - Bortezomib
KW  - synergistische Effekte
KW  - Phospho-Akt
KW  - Zellüberleben
KW  - pi3kinase
KW  - Multiples Myelom
KW  - Knochenmark
KW  - Isoform
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-108466
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