TY  - THES
A1  - Jentzsch, Claudia
T1  - Identifizierung und Charakterisierung funktionell relevanter kardialer Faktoren
T1  - Identification and characterization of functionally relevant cardiac factors
N2  - Die chronische Herzinsuffizienz stellt nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen weltweit dar. Trotz intensiver Forschung ist es bisher nicht möglich die pathophysiologischen Prozesse aufzuhalten. Es wird nach neuen Strategien gesucht, hier therapeutisch eingreifen zu können. Kleine nicht-kodierende RNAs, sogenannte microRNAs (miRNAs), wurden als wichtige Faktoren bei verschiedenen Herzkrankheiten beschrieben. Die Mehrzahl der bisherigen Studien fokussierte sich dabei auf die am stärksten deregulierten miRNAs im erkrankten Herz. In einer automatisierten Analyse im 96 Well-Format untersuchten wir 230 miRNAs auf ihr Potential, in das Größenwachstum von primären Kardiomyozyten einzugreifen. Aus den miRNAs mit den größten Effekten selektierten wir diejenigen, die eine hohe endogene Expression aufwiesen, und unterzogen sie einem Validierungsprozess. Hier konnten wir die Effekte aller pro- (miR-22, miR-30c, miR-30d, miR-212, miR-365) und anti-hypertrophen (miR-27a, miR-27b, miR-133a) miRNAs bestätigen. Die Mehrzahl dieser miRNAs wurde hiermit erstmalig beschrieben, dass sie eine wichtige Rolle beim Größenwachstum von Kardiomyozyten spielen. Sie wären daher interessante Kandidaten für detaillierte funktionelle Studien mit dem Ziel ihr therapeutisches Potential zu evaluieren. In einem früheren genetischen Screen zur Identifizierung von kardialen, sezernierten Faktoren wurde der Protease Inhibitor 16 (PI16) entdeckt, der sich im insuffizienten Herz durch eine starke Akkumulation auszeichnet. Gegenstand des zweiten Teils dieser Arbeit war es, eine Mauslinie zu generieren, in der PI16 global oder konditionell mit Hilfe des Cre/LoxP-Systems ausgeschaltet werden kann. Nach Elektroporation des Pi16floxneo Targeting Vektors in embryonale Stammzellen und Blastozysteninjektion erhielten wir eine Mauslinie, die Träger der zielgerichteten Modifikation des Pi16 Allels war. Mit der globalen genetischen Deletion des LoxP-flankierten Abschnitts von Exon 3 bis 4 konnten wir die Expression des Pi16 Gens komplett unterbinden. Die PI16 Defizienz führte weder im Herz noch in anderen Organen per se zu pathologischen Veränderungen. Zudem war unbekannt, dass PI16 in der gesunden Maus in der kardialen Fibroblastenfraktion enthalten sowie in den Zilien der Epididymis und der Trachea und im Lumen der Schilddrüse lokalisiert ist. Im insuffizienten Herz bestätigten wir eine Akkumulation von PI16, die sich vor allem auf die fibrotischen Bereiche beschränkte. Das lässt Grund zur Annahme, dass die kardiale Funktion von PI16 erst dann offensichtlich wird, wenn man die defizienten Mäuse zukünftig entsprechenden Stressmodellen aussetzt. Das wird zu einem umfassenden Verständnis der kardialen Funktion von PI16 und dessen Potential als therapeutisches Zielmolekül führen.
N2  - Chronic heart failure is one of the main causes of death worldwide. Although the pathophysiological processes have been intensely studied within the past they are still detrimental. New therapeutic interventions have to be identified to interfere with these processes. Small non-coding RNAs, so-called microRNAs (miRNAs), have been described to be important factors in several cardiac diseases. The majority of these studies focussed on miRNAs that are deregulated under disease conditions. In an unbiased screening approach we investigated 230 miRNAs for their potential to either promote or inhibit hypertrophy of primary cardiomyocytes. Using an automated system and a 96 well format we identified several miRNAs with strong effects on hypertrophic growth. From these we selected five pro- (miR-22, miR-30c, miR-30d, miR-212, miR-365) and three anti-hypertrophic (miR-27a, miR-27b, miR-133a) miRNAs for validation experiments, all of which displayed strong expression. All of these selected miRNAs could be confirmed in independent validation experiments with the majority not yet been described to be involved in cardiomyocyte hypertrophy. Detailed analysis of these candidate miRNAs will provide insights into the understanding of cardiac hypertrophy and their therapeutic potential for treatment of cardiac disease. In a previous study that used a genetic yeast screen to identify cardiac secreted factors we had identified Protease Inhibitor 16 (PI16) that is strongly accumulating in failing myocardium. In the second part of this work we generated a mouse line where PI16 expression can be deleted globally or conditionally using the Cre/LoxP recombination system. After electroporation of the Pi16floxneo targeting vector in embryonic stem cells and successful injection into murine blastocysts we gained a mouse line that carried the targeted modification of the Pi16 allele. Upon global deletion of the floxed region from Exon 3 to 4 we could completely delete PI16 expression. PI16 deficiency per se led to a phenoytpe neither in the heart nor in other organs of these mice. Furthermore it was unknown that PI16 localizes to cardiac fibroblasts, the cilia of the epididymis and trachea as well as to the lumen of the thyroid gland in healthy tissue. In the failing heart we could confirm accumulation of PI16 preferentially in fibrotic areas. Therefore we assume that PI16s function could only become obvious as soon as one applies respective cardiac stress models. Applying such models will contribute to a broader understanding of the function of PI16 and its potential as a therapeutic target molecule.
KW  - miRNS
KW  - Herzhypertrophie
KW  - Sezernierte Faktoren
KW  - miRNA
KW  - cardiac hypertrophy
KW  - secreted factors
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66699
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kalogirou, Charis Alexis Thomas
T1  - Untersuchungen zur Funktion und Expression von miR-205 und miR-221 im Prostatakarzinom unter besonderer Beachtung von miR-205 als Prognosemarker beim Hochrisiko-Patienten
T1  - Analysis of expression and functional studys of miR-205 and miR-221 in high-risk prostate cancer with special attention to miR-205 as a prognostic marker in the high-risk patient
N2  - Das Prostatakarzinom (PCa) ist weltweit das häufigste Malignom des Mannes mit weiter steigenden Inzidenz. Leider ist es bisher mit den gebräuchlichen Prognosefaktoren nicht möglich, diesen klinisch sehr heterogenen Tumor vor einer chirurgischen Therapie hinsichtlich des postoperativen Rezidivrisikos zu charakterisieren. Die Einführung neuer, hochsensitiver Biomarker, die diese Aufgabe zuverlässig erfüllen können, stellt vor allem für die Entwicklung individualisierter Therapieregimes von Patienten mit einem high-risk-PCa eine aktuelle Herausforderung dar. MicroRNAs rückten in den letzten Jahren als potentielle Biomarker zunehmend in den wissenschaftlichen Fokus. Sie stellen kleine RNA-Moleküle dar, welche posttranskriptionell die Genexpression in Organismen steuern und auch in der Regulation von Tumorsuppressoren und Onkogenen eine Rolle spielen. Differentielle Expressionslevels verschiedener RNAs wurden in sehr vielen Tumorentitäten, wie auch dem PCa beobachtet. Vorarbeiten aus unserem Labor zeigten, dass zwei microRNAs, miR-205 und miR-221, im PCa sehr stark unterexprimiert werden. Im Falle von mir-221 konnte zudem bereits eine Korrelation mit dem klinischen Verlauf und der Prognose des high-risk-PCa dargestellt werden. Aufbauend auf diesen Vorarbeiten sollte in einem Teilprojekt der vorliegenden Arbeit die tumorsuppressive Funktion von miR-221 im PCa untersucht werden. Mittels transienter Überexpression von miR-221 in PCa-Zelllinien konnte die Bedeutung von miR-221 als Regulator der Proliferation in PCa-Zellen beschrieben werden. Um die molekulare Wirkweise von miR-221 weiter darzustellen, wurde die posttranskriptionelle Inhibierung von p27kip1 und c-kit, zwei bekannten miR-221-Zielgenen, untersucht. In sogenannten Luciferase-Assays konnte eine direkte Interaktion von miR-221 mit definierten Sequenzen im 3‘-untranslatierten Bereich (=3‘UTR) beider Gene nachgewiesen werden. Erwartungsgemäß wurde aber in primären PCa-Tumoren, die anders wie viele andere Tumorentitäten eine reduzierte miR-221-Expression aufwiesen, keine Überexpression des potentiellen Tumorsuppressors p27kip1 beobachtet. Somit ist nachgewiesen, dass miR-221 zwar prinzipiell den Tumorsuppressor p27kip1 regulieren kann, dass allerdings dieser Mechanismus in primären PCa für die Regulation des Tumorsuppressors p27kip1 keine übergeordnete Rolle spielt. Anders verhält es sich bei dem potentiellen Onkogen c-kit. Die von mir druchgeführten Untersuchungen können erstmals eine direkte Interaktion von c-kit und miR-221 in PCa-Zellen nachweisen. Somit kann die beschriebene Proliferations-inhibierung und Apoptoseinduktion nach ektopischer miR-221-Überexpression im Zellmodell mit einer miR-221-vermittelten c-kit-Inhibierung in Zusammenhang gebracht werden. Dieses Ergebnis wird durch den Nachweise einer inversen Assoziation der mir-221- und ckit-Expression in primären PCa-Fällen untermauert (nicht gezeigte Ergebnisse). Betrachtet man diese Ergebnisse in Zusammenhang mit der bekannten tumor-progressiven Funktionen von c-kit, könnte durch die fehlende/reduzierte miR-221-Inhibierung der c-kit-Translation die Entstehung und Progression vieler PCas erklärt werden. In einem zweiten Projektansatz wurde die Bedeutung und Funktion von miR-205 als möglicher Tumorsuppressor im PCa untersucht. Dabei kann gezeigt werden, dass mir-205 ebenfalls in der Lage ist, nach transienter Überexpression die Proliferation von PCa-Zellen zu inhibieren. Um molekulare Mechanismen und Wirkweisen von mir-205 zu untersuchen, wurden im Zellmodell die Expression der Onkogene HER2/neu und HER3, beides vorausgesagte miR-205-Zielgene, analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass in PCa-Zellen die Unterexpression von HER3 und HER/neu mit der ektopischen Überexpression von miR-205 assoziiert ist. Die HER2/neu-Expression konnte zusätzlich auch im primären Tumor mit der miR-205-Expression invers assoziiert werden, wodurch die Regulation dieses Zielgens auf nativer Ebene verifiziert wurde. Ein weiterer Fokus dieser Arbeit konzentrierte sich auf die Fragestellung, ob sich miR-205 als Prognosemarker im high-risk-PCa eignen könnte. Hierzu wurden in einem etablierten high-risk-PCa-Studienkollektiv die Expression von mir-205 analysiert und anschließend Korrelations- und Überlebensanalysen durchgeführt. Es konnte statistisch keine Assoziation zwischen der miR-205-Expression und verschiedenen Prognoseparametern, die in der Klinik präoperativ prognostische Vorraussagekraft besitzen, hergestellt werden. Allerdings fiel auf, dass Karzinome, die miR-205 relativ schwach herabregulierten, ein signifikant schlechteres prognostisches Outcome und Überlebensnachteile zeigten, im Vergleich zu Tumoren, die eine starke miR-205-Regulation aufweisen. Somit konnten im Hochrisikokollektiv mit Hilfe der miR-205-Expressionsanalyse Karzinome identifiziert werden, die ein erhöhtes Rezidivrisiko aufweisen. Die hier vorgelegten Untersuchungen stellen also erste Hinweise dar, dass miR-205 als unabhängiger prognostischer Marker im PCa Verwendung finden könnte. Zusammenfassend kann in der vorgelegten Arbeit gezeigt werden, dass die microRNAs miR-205 und miR-221 zwei tumorsuppressive RNAs im PCa darstellen. Eine mögliche zukünftige Implementation der Expressionsanalysen von miR-221 und/oder miR-205 als Progressionsmarker stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar, in Zukunft die Prognose und vielleicht auch die Therapie des PCa zu verbessern.
N2  - Analysis of expression and functional studys of miR-205 and miR-221 in high-risk prostate cancer with special attention to miR-205 as a prognostic marker in the high-risk patient
KW  - Prostatakrebs
KW  - Prostatakarzinom
KW  - miRNS
KW  - microRNA
KW  - Prognose
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85549
ER  - 
TY  - THES
A1  - Beissler, Sebastian
T1  - Die Funktionen des miRNA 17-92 Clusters in Dendritischen Zellen und deren mögliche Bedeutung für die Atherosklerose
T1  - Functions of the miRNA 12-92 cluster in dendritic cells and its possible relevance in atherosclerosis
N2  - Atherosklerose ist eine chronisch-entzündliche Gefäßerkrankung. Dabei sind alle entscheidenden Zellen des angeborenen und adaptiven Immunsystems involviert. Besonders dendritische Zellen (DCs) expandieren subendothelial während der Progression einer Atherosklerose. Diese können Antigene aufnehmen und daraufhin Zytokine produzieren oder andere Immunzellen aktivieren. MicroRNAs (miRNAs) sind kleine nicht-kodierende Stränge aus Ribonukleinsäure, welche als weitere Ebene der Genregulation wichtige Zellvorgänge beeinflussen können. Diese Arbeit zeigt mögliche Zielproteine des miRNA 17-92 Clusters in dendritischen Zellen auf und schlägt mögliche Modelle vor, wie dadurch Zellvorgänge von DCs in der Atherosklerose reguliert werden könnten.
N2  - Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease involving the immune system, with key mechanisms involving dendritic cells. miRNAs are a small, non-coding RNAs that potentially repress translation of mRNA. This dissertation shows possible target proteins and regulation pathways of the miRNA 17-92 cluster in dendritic cells with a potential relevance in atherosclerosis
KW  - miRNS
KW  - Arteriosklerose
KW  - Dendritische Zelle
KW  - miRNA 17-92 Cluster
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119428
ER  - 
TY  - THES
A1  - Krebs, Markus Karl Ludwig
T1  - microRNA-221 und ihr Einfluss auf Zytokin-vermittelte Signalwege im Hochrisiko-Karzinom der Prostata
T1  - microRNA-221 and its influence on cytokine-mediated signaling pathways in high-risk prostate cancer
N2  - Der klinische Verlauf von Prostatakarzinom(PCa)-Erkrankungen ist extrem unterschiedlich und lässt sich mit den bisher üblichen Verfahren wie der feingeweblichen Beurteilung der Prostatastanzbiopsie bzw. des OP-Präparates und der PSA-Wert-Bestimmung nur unzureichend vorhersagen. Für eine bessere Versorgung von PCa-Patienten sind deshalb neuartige Marker notwendig, die das individuelle Progressions-Risiko bestimmen. Ein hoffnungsvoller Ansatz sind miRNA-Vertreter als Prognose-Parameter. Besonders interessant in dieser Hinsicht ist miR-221, die im PCa-Gewebe signifikant niedriger exprimiert wird. Jedoch existieren für diese in den meisten Neoplasien als Onkogen betrachtete miRNA kaum Erklärungsansätze für eine tumorsuppressive Funktion im PCa. 
Die vorliegende Arbeit konnte mit Hilfe von Microarray-basierten Expressionsanalysen und deren bioinformatischer Auswertung sowie zell- und molekularbiologischen Experimenten erstmals zeigen, dass miR-221 das protektive Interferon-Signal in PCa-Zellen stärkt und auf diese Weise deren Proliferation hemmt. Daneben konnten zwei prominente Inhibitoren dieses Signals, IRF2 und SOCS3, als neue Zielgene von miR-221 in vitro nachgewiesen und eine Korrelation von miR-221 mit diesen Zielgenen auch in PCa-Nativmaterial identifiziert werden. Somit konnte erstmals ein Mechanismus der – vorher lediglich aufgrund der Herabregulation in PCa-Nativmaterial postulierten – tumorsuppressiven Funktion von miR-221 im Rahmen der PCa-Entstehung und -Progression dargestellt werden.
Eine Aktivierung des JAK / STAT-vermittelten Interferon-Signals durch miR-221 erscheint auch in einem breiteren infektiologischen Kontext interessant – sind doch zahlreiche Virenarten wie das HI-Virus, Hepatitis- und Herpesviren in der Lage, die zelluläre miR-221-Expression zu vermindern und auf diese Weise wohl das antivirale Interferon-Signal zu umgehen. Die Erhöhung der zellulären miR-221-Spiegel könnte nach diesem Prinzip auch Interferon-basierte Therapie-Strategien unterstützen bzw. erst ermöglichen.
Für das PCa müssen weitere experimentelle sowie klinisch-translationale Untersuchungen zeigen, ob miR-221 als Bestandteil einer Biomarker-Signatur dazu beiträgt, Patienten mit einem letalen PCa frühzeitig zu identifizieren und der dringend notwendigen Primärtherapie bzw. einer adjuvanten Behandlung zuzuführen. Im Gegenzug könnte zahlreichen Patienten, deren (hohe) miR-221-Expression im Tumorgewebe einen günstigeren Verlauf prognostiziert, die übermäßige Therapie erspart werden.
N2  - The clinical course of prostate cancer (PCa) is extremely heterogeneous and cannot be predicted sufficiently with usual procedures such as histological examination of prostate biopsies and surgical specimen or determination of PSA values. For a better treatment of PCa patients, novel markers are necessary which predict individual progression risk. MicroRNAs are promising biomarker candidates and miR-221 – which is significantly downregulated in prostate cancer tissue – seems especially interesting. However, as this specific microRNA plays an oncogenic role in various malignancies, no potential tumor suppressive functions are known.

By using Microarray-based gene expression analysis, bioinformatical algorithms, cell culture and molecular biology techniques, this thesis could show that miR-221 strengthens interferon signaling in PCa cells thereby serving as a tumor suppressor. Moreover, two prominent inhibitors of this signal, IRF2 and SOCS3, were introduced as new miR-221 target genes in vitro and a negative correlation of these targets and miR-221 was shown for PCa specimen. Altogether, this is the first miR-221-mediated mechanism fitting in with the previously postulated tumor suppressor role of miR-221 in PCa.

An activation of JAK / STAT-mediated interferon signaling by miR-221 also seems interesting from an infectious diseases perspective. Several viruses like HIV and members of the Hepatitis and Herpes family are able to lower the cellular miR-221 expression, thereby possibly weakening the antiviral interferon signal.  

For PCa, further experimental as well as clinical-translational approaches have to determine whether miR-221 could be a part of a clinically relevant biomarker signature. This could help to identify and subsequently treat patients with a high-risk PCa, whereas many patients – with a prognostically favorable high miR-221 expression in tumor tissue – could be spared an overtreatment.
KW  - miRNS
KW  - Prostatakrebs
KW  - Interferon
KW  - microRNA-221
KW  - Interferonsignal
KW  - Biomarker
KW  - Hochrisikokarzinom der Prostata
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137644
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hofmann, Stefan
T1  - Hybridisierungsbasierte Multiplex-Detektion von microRNA mit CMOS-Technologie für die Anwendung in der Point-of-Care-Diagnostik
T1  - Hybridization-based multiplex detection of microRNA using CMOS technology towards point-of-care diagnostics
N2  - MicroRNAs sind kurze, nicht-kodierende Ribonukleinsäuren, die eine wichtige Rolle bei der Genregulation spielen. Sie sind an vielen physiologischen Prozessen beteiligt und werden als vielversprechende Kandidaten für eine neue Generation von Biomarkern gehandelt. Die Quantifizierung von miRNAs aus Blut oder anderen Körperflüssigkeiten verspricht eine frühe Diagnose verschiedener Krankheitsbilder. Dazu zählen neben zahlreichen Krebsformen unter anderem auch Autoimmun- oder Herz-Kreislauferkrankungen. Um diese Biomarker schnell, sensitiv und spezifisch detektieren zu können, werden geeignete Detektionssysteme benötigt. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf der Entwicklung von Point-of-Care-Systemen, die eine automatisierte Durchführung mit einfacher Handhabung verlangen.
Mikrochips können als leistungsfähige technische Hilfsmittel für eine robuste und miniaturisierte Signalerfassung an biochemischen Grenzflächen dienen. Auf der Grundlage eines CMOS-Chips mit einem Sensorarray aus interdigitalen Gold-Elektroden sollte in dieser Arbeit eine quantitative und multiplexfähige miRNA-Detektionsmethode mit elektrochemischer Signaltransduktion entworfen und untersucht werden. Weitere wichtige Zielfaktoren waren eine einfache und schnelle Durchführbarkeit, eine hohe Spezifität und eine gute Sensitivität bei gleichzeitigem Verzicht auf Amplifikation und Vormarkierung des Ausgangsmaterials.
Es wurden verschiedene Methoden entworfen, überprüft, untersucht, optimiert und weiterentwickelt. Das beste Ergebnis wurde letztlich mit einem als Sandwich-Ligations-Methode bezeichneten Verfahren erzielt. Dabei wird zunächst ein aus zwei doppelsträngigen Assay-Komponenten und der Ziel-miRNA bestehender dreiteiliger Hybridisierungskomplex gebildet, der eine beidseitige spezifische Ligation der miRNA mit einem auf der Sensoroberfläche immobilisierten Fängerstrang und einem enzymmarkierten Reporterstrang vermittelt. Durch einen anschließenden Waschschritt werden alle überschüssigen Markierungen vom Detektionsbereich entfernt, so dass bei der Detektion nur Reporterenzyme ausgelesen werden, die über die Ziel-miRNA kovalent mit dem immobilisierten Strang verbunden sind. Dieses Signal ist daher proportional zur Ausgangskonzentration der gesuchten miRNA.
Die Methode wurde mit Hilfe von synthetischen miRNAs etabliert und optimiert. Sie erreichte eine analytische Sensitivität von unter 1 pM Ziel-Nukleinsäure bei einer Gesamt-Versuchsdauer von nur 30 Minuten. Konzentrationsreihen demonstrierten einen linearen dynamischen Messbereich zwischen 1 pM und 1 nM, der eine verlässliche Quantifizierung der detektierten miRNAs in diesem Bereich ermöglicht. Die sehr gute Spezfifität des Assays zeigte sich bei der Untersuchung des Einflusses verschiedener IsomiRs auf das Messergebnis sowie im Rahmen von Experimenten mit miRNAs der let-7-Familie. Dabei konnten Ziel-Nukleinsäuren mit Einzelbasenunterschieden klar differenziert werden. Die Multiplexfähigkeit der vorgestellten Methode wurde durch die gleichzeitige Quantifizierung von bis zu acht miRNAs auf einem CMOS-Chip demonstriert, zuzüglich Kontrollen.
Die Validierung der Detektionsmethode erfolgte mit Gesamt-RNA-Extrakten aus Vollblutproben. Dazu wurde ein kardiales Panel aus acht miRNAs, die auf Basis von Studien zu zirkulierenden miRNAs bei Herzerkrankungen ausgewählt wurden, festgelegt. Mit Hilfe der entsprechenden optimierten Detektionskomponenten wurden aus Spenderblut gewonnene endogene miRNAs analysiert. Dabei zeigte sich für fünf der acht Kandidaten sowohl eine solide Korrelation zwischen eingesetzter Gesamt-RNA-Menge und Messsignal, als auch eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. 
Die Konzentrationen der übrigen drei miRNAs lagen nah am unteren Detektionslimit und lieferten daher keine verlässlichen Daten. Mit Hilfe sogenannter branched DNA zur Signalamplifikation könnte bei Bedarf die Sensitivität des Assays noch verbessert werden, was durch weitere Experimente dieser Arbeit demonstriert wurde.
Ein Vergleichsexperiment zwischen der Sandwich-Ligations-Methode und qRT-PCR zeigte nur eine schwache Korrelation der Messergebnisse. Dies ist jedoch konsistent mit anderen Studien zur Vergleichbarkeit unterschiedlicher Detektionsmethoden.
Abschließend wurden die miRNAs des kardialen Panels in Gesamt-RNA-Extrakten aus Vollblut von Herzinfarktpatienten und Kontrollen mit der entwickelten Detektionsmethode analysiert und die Ergebnisse verglichen. Dabei konnten Abweichungen in den Konzentrationen von miR-15a und miR-425 aufgedeckt werden. Eine entsprechende diagnostische Untersuchung mit der hier vorgelegten und validierten Detektionsmethode könnte eine Alternative oder Ergänzung zu aktuell eingesetzten proteinbasierten Tests bieten.
N2  - MicroRNAs are short, non-coding ribonucleic acids that play an important role in gene regulation. They are involved in many physiological processes and therefore considered as auspicious candidates for a new generation of biomarkers. The quantification of miRNAs from blood or other body fluids promises early diagnosis of various diseases, including autoimmune disorders, cardiovascular disease as well as different types of cancer. For a fast, sensitive and specific detection of these biomarkers, suitable detection systems are needed. A particular focus is thereby on the development of point-of-care systems, which require an automatized work-flow with easy handling.
Microchips are powerful technical tools for a robust and miniaturized signal acquisition at biochemical interfaces. Based on a CMOS chip providing an array of interdigitated gold electrode sensors, a quantitative multiplex miRNA detection method with electrochemical readout should be designed and investigated in this work. A fast and easy workflow, a high specificity and a good sensitivity without amplification or prelabeling of the target material were additional important goals.
Several approaches were designed, tested, investigated, optimized and refined. In the end a method labeled as Sandwich Ligation Assay provided the best results. In this procedure, a tripartite hybridization complex is created by two double-stranded assay components and the target nucleic acid. This formation mediates a specific both-sided ligation of the miRNA to an immobilized capture strand on the sensor surface and to an enzyme-linked reporter strand. A subsequent washing step removes all excessive label conjugates from the sensor array. Thus only reporter enzymes that are covalently bound to the immobilized capture strand via the target miRNA are measured during detection. The acquired signal is therefore proportional to the initial concentration of the respective target.
The Sandwich Ligation Assay was established and optimized using synthetic miRNAs. A sensitivity of less than 1 pM nucleic acid target could be achieved at a time to result of only 30 minutes. Generated concentration curves showed a linear dynamic range between 1 pM and 1 nM allowing a reliable quantification of detected miRNAs in this scope of measurement. Experiments with miRNAs of the let-7 family that exhibited only one or two nucleotide differences demonstrated a very good specificity of the presented method, as did the investigation of the influence of IsomiRs on the measurement signal. The ability of multiplex measurement was verified by the simultaneous quantification of up to eight miRNAs plus controls on one CMOS chip.
The detection method was validated using total RNA extracts gained from whole blood samples. Therefore a cardiac panel composed of eight miRNA candidates was assorted by leveraging the results of studies about circulating miRNAs in heart disease. The optimized corresponding detection components were used to analyze endogenous miRNAs from donor blood. Five of the eight candidates showed a solid correlation between the applied amount of total RNA and the measurement signal as well as a good reproducibility of results with CV values ranging from 0.04 to 0.13.
The concentrations of the three remaining miRNAs were too close to the lower detection limit and hence didn’t provide reliable data. A signal amplification using so-called branched DNA can be integrated into the measurement procedure to further enhance the sensitivity of the assay, if required. This was demonstrated by additional experiments of this thesis.
A comparison between the Sandwich Ligation Assay and qRT-PCR showed only weak correlation of measurement results, which is in line with previous studies about interplatform comparability.
Finally, the miRNAs of the cardiac panel were analyzed in total RNA samples extracted from whole blood of patients with myocardial infarction and controls using the established detection method. By comparison of the results dysregulations of the particular miRNAs miR-15a and miR-425 could successfully be identified. A respective diagnostic test using the proposed measurement procedure could provide an alternative or a complement to the currently applied immunoassays.
KW  - miRNS
KW  - Diagnostik
KW  - Molekulare Hybridisierung
KW  - Detektion
KW  - miRNA-Detektion
KW  - molecular diagnostics
KW  - point-of-care
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150949
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hirschmann, Anna
T1  - microRNA-Genexpressionsprofile in Blut-, Haut- und Nervenproben von Patienten mit Polyneuropathien
T1  - microRNA gene expression profiles in blood, skin and nerve samples of patients with polyneuropathy
N2  - Die Polyneuropathie (PNP) ist die häufigste Störung des peripheren Nervensystems bei Erwachsenen. Die Suche nach der Ursache bleibt in vielen Fällen erfolglos, ist aber unverzichtbar, da die Therapiewahl von der Ätiologie der Erkrankung abhängt. Geeignete Biomarker könnten die Differentialdiagnose unter Umständen erleichtern. microRNAs (miRNAs) sind in dieser Hinsicht vielversprechend, da in vielen Studien bei Nervende- und  regenerationsprozessen sowie in neuropathischen Schmerzmodellen eine Dysregulation beschrieben wurde.
In dieser Studie wurde die Expression zweier miRNAs, miR-103a und miR-let-7d, sowie eines Zielmoleküls der miR-103a, des Kalziumkanals Cav1,2, in einer großen Kohorte von PNP-Patienten unterschiedlicher Ätiologie in Blut, Haut- und Nervenbiopsien untersucht. Insgesamt wurden 116 Patienten und 22 Kontroll-probanden in die Studie eingeschlossen. Nach der Isolation von RNA aus weißen Blutzellen (WBC), Haut- und Nervenbiopsien folgte die Expressionsbestimmung mittels qRT-PCR.
Während sich jeweils Unterschiede zwischen PNP-Patienten und Kontrollen und zwischen Patienten mit entzündlicher und solchen mit nicht-entzündlicher PNP zeigten, wurden keine Unterschiede in der Expression zwischen den ätiologischen Subgruppen oder zwischen Patienten mit schmerzhafter und schmerzloser PNP festgestellt. In den Nervenbiopsien der Patientenkohorte ergab sich eine inverse Korrelation der miR-103a und ihrem Zielgen Cacna1c, die darauf hinweisen könnte, dass Cacna1c von der miR-103a negativ reguliert wird.
Da in unserer Patientenkohorte keine Unterschiede zwischen den PNP-Subgruppen auftraten, scheint der Einsatz der miR-103a und miR-let-7d als diagnostische Biomarker zur ätiologischen Einordnung einer PNP nicht gerechtfertigt. Dennoch deuten unsere Ergebnisse auf eine mögliche Rolle der untersuchten miRNAs bei Entstehung und Verlauf von PNP hin. Für ein tieferes pathophysiologisches Verständnis der miRNAs vor allem bei entzündlichen Neuropathien, könnte die Untersuchung von weiteren miRNAs und Zielgenen Aufschluss geben.
N2  - Polyneuropathies (PNP) are the most frequent disorder of the peripheral nervous system in adults. Since the choice of therapy depends on it, the etiological diagnostic  is essential but often remains without results so far. The differential diagnosis could be facilitated by a suitable biomarker. In this respect, microRNA (miRNA) are promising because their dysregulation has been described in processes of nerve degeneration and regeneration as well as in neuropathic pain models.
This study investigated the expression of two miRNA, miR-103a and miR-let-7d, and the calcium channel Cav1.2, a target of miR-103a, in a large cohort of PNP patients with different etiology in blood, skin and nerve samples. Altogether, 116 patients and 22 controls have been included in the study. Expressional analysis via qRT-PCR succeeded the isolation of RNA out of white blood cells (WBC), skin and nerve biopsies.
Differences have been found between PNP patients and controls and between patients with inflammatory and non-inflammatory PNP. No differences have been recorded between the etiological subgroups or between painful and painless PNP. miR-103a and its target Cacna1c correlated inversely in nerve which could be an indication for Cacna1c being negatively regulated by miR-103a.
miR-103a and miR-let-7d do not seem to be appropriate diagnostic biomarkers for the etiological classification of PNP as there have not been found any differences between the PNP subgroups. Nevertheless, our results suggest that miRNA may play a part in the development and the progression of PNP. The investigation of further miRNA and targets could provide insight into a deeper pathophysiological understanding of miRNA, especially in inflammatory neuropathies.
KW  - miRNS
KW  - Polyneuropathie
KW  - Genexpression
KW  - microRNA
KW  - miRNA
KW  - PNP
KW  - Neuropathischer Schmerz
KW  - neuropathic pain
KW  - gene expression
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-217010
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lang, Konstantin
T1  - SLC6A2-regulierende microRNAs bei Angsterkrankungen: Genexpressions- und Assoziationsuntersuchungen
T1  - SLC6A2-regulating microRNAs in anxiety disorders: Genexpression and association studies
N2  - Angsterkrankungen sind häufige Krankheitsbilder mit bislang nicht vollständig geklärter multifaktorieller Ätiologie. Neben Umwelt- und psychosozialen Faktoren zeigen Studien eine signifikante familiäre Häufung und lassen eine genetische Komponente mit einer Heritabilität in einem Bereich von 30-60 % vermuten. Da hierbei am ehesten von einem komplexen Zusammenspiel verschiedenster Gene mit unterschiedlicher Relevanz auszugehen ist, stellen miRNAs eine bedeutende Größe dar, da sie es vermögen auf transkriptioneller Ebene Einfluss auf die Regulierung einer Vielzahl von Genen zu nehmen. 

Verschiedene Aspekte liefern Hinweise darauf, dass eine Neurotransmitterdysregulation eine wichtige Komponente in der Pathogenese von Angsterkrankungen einnimmt – insbesondere veränderte noradrenerge Signalwege sind hierbei entscheidend beteiligt. Dies macht den Noradrenalin-Transporter bzw. SLC6A2 zu einem interessanten Kandidatengen, und stellt die Bezugsgröße der angestellten Untersuchungen in dieser Arbeit dar. miRNAs, welche die SLC6A2-Expression modulieren, können somit Einfluss auf zentrale Verarbeitungswege von Angst nehmen.

Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden potentielle miRNA-Regulatoren von SLC6A2 in silico ermittelt und in einem weiteren Schritt in vitro überprüft. Zehn der miRNAs (hsa-miR-378g, hsa-miR-330-5p, hsa-miR-4781-5p, hsa-miR664b-3p, hsa-miR-4715-3p, hsa-miR-579-3p, hsa-miR-3921, hsa-miR-3622b-5p, hsa-miR-4773, hsa-miR-532-3p) zeigten hierbei eine relevante Abnahme der Luciferase-Aktivität als Hinweis auf ihre funktionelle Relevanz und stellen damit die Basis der nachfolgenden Untersuchungen dar.

Im zweiten Teil der Arbeit wurden Einzelbasenpolymorphismen im Bereich der zuvor ermittelten miRNA-Gene sowie eines SNP innerhalb der 3’-UTR von SLC6A2 mittels Fall-Kontroll-Studie in einer Population von Patienten mit Panikstörung und entsprechenden Kontrollen untersucht. Eine nominelle Assoziation ließ sich für das (minor) T-Allel von rs2910931 (stromaufwärts von MIR579) (p-allel = 0,004) sowie das (major) A-Allel von rs2582372 (p-allel = 0,023) feststellen. In Einklang hiermit ließ sich weiterhin für rs2910931 eine signifikante Assoziation zwischen der Anzahl der (minor) T-Allele und dem ASI-Wert (β = 0,371, p = 0,029, 95 %-CI 0,039-0,702) sowie dem ACQ-Wert (β = 0,012, p = 0,041, 95 %-CI 0,000-0,023) ermitteln. Somit zeigt sich eine Einflussnahme der genetischen Variante um MIR579 auf die Feinmodulation der Noradrenalin-Homöostase als möglichem ätiopathogenetischen Faktor von Angsterkrankungen.
N2  - Anxiety disorders are common conditions with a multifactorial etiology that has not yet been fully understood. In addition to environmental and psychosocial factors, studies show a significant familial clustering and suggest a genetic component with a heritability in the range of 30-60%. Since a complex interaction of various genes with different relevance can be assumed, miRNAs are an important factor, since they are able to influence the regulation of a large number of genes at the transcriptional level. 

Various aspects provide evidence that neurotransmitter dysregulation is an important component in the pathogenesis of anxiety disorders - in particular, altered noradrenergic signaling pathways are crucially involved. This makes the norepinephrine transporter, or SLC6A2, an interesting candidate gene, and represents the reference parameter for the studies conducted in this work. miRNAs that modulate SLC6A2 expression can thus influence central processing pathways of anxiety.

In the first part of the present work, potential miRNA regulators of SLC6A2 were identified in silico and, in a further step, tested in vitro. Ten of the miRNAs (hsa-miR-378g, hsa-miR-330-5p, hsa-miR-4781-5p, hsa-miR664b-3p, hsa-miR-4715-3p, hsa-miR-579-3p, hsa-miR-3921, hsa-miR-3622b-5p, hsa-miR-4773, hsa-miR-532-3p) here showed a relevant decrease in luciferase activity as an indication of their functional relevance and thus form the basis of subsequent studies.

In the second part of the work, single base polymorphisms in the region of the previously identified miRNA genes as well as a SNP within the 3'-UTR of SLC6A2 were investigated by case-control study in a population of patients with panic disorder and corresponding controls. A nominal association could be detected for the (minor) T allele of rs2910931 (upstream of MIR579) (pallel = 0.004) as well as the (major) A allele of rs2582372 (pallel = 0.023). Consistent with this, a significant association between the number of (minor) T alleles and the ASI value (β = 0.371, p = 0.029, 95%-CI 0.039-0.702) as well as the ACQ value (β = 0.012, p = 0.041, 95%-CI 0.000-0.023) could further be determined for rs2910931. Thus, an influence of the genetic variant around MIR579 on the fine modulation of noradrenaline homeostasis as a possible etiopathogenetic factor of anxiety disorders is revealed.
KW  - Angsterkrankungen
KW  - Angstsyndrom
KW  - miRNS
KW  - Small RNA
KW  - Paniksyndrom
KW  - Panikstörung
KW  - Assoziationsuntersuchung
KW  - microRNA
KW  - anxiety
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-230939
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eckel, Nils
T1  - Die microRNA-Expression des klarzelligen Nierenzellkarzinoms
T1  - The microRNA expression of clear cell renal cell carcinoma
N2  - Die Arbeit befasst sich mit der experimentellen Untersuchung der MicroRNA-Expression in klarzelligen Nierenzellkarzinomen. Dabei konnte gezeigt werden, dass Tumoren gegenüber normalem Nierengewebe über ein spezifisches Expressionsprofil verfügt. Unter den differententiell exprimierten MicroRNAs fand sich auch miR-21. Aufgrund der durch sie regulierten Gene konnte gezeigt werden, dass ein möglicher Zusammenhang zwischen der Expression von miR-21 und der Genese der klarzelligen Nierenzellkarzinoms besteht.
N2  - This work deals with the experimental investigation of microRNA expression in clear cell renal cell carcinoma. It was shown that tumors have a specific expression profile compared to normal kidney tissue. Among the differentially expressed microRNAs, miR-21 was found. Based on the genes regulated by it, it was shown that there is a possible connection between the expression of miR-21 and the genesis of clear cell renal cell carcinoma.
KW  - miRNS
KW  - Nierenkrebs
KW  - Genexpression
KW  - Expressionsprofil
KW  - Nierenzellkarzinom
KW  - miR-21
KW  - real cell cancer
KW  - expression profile
KW  - microRNA
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-245604
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weinke, Maximilian Thomas Josef
T1  - Die Bedeutung von micro-RNA-9, -21, -29c, -145, -200c, -205 und -221 für die Genese und Progression des Urothelkarzinoms der Harnblase – miR-29c als Progressionsmarker im nicht-muskelinvasiven Urothelkarzinom
T1  - The value of micro-RNA-9, -21, -29c, -145, -200c, -205 and -221 for the carcinogenesis and progression in urothelial bladder cancer – miR-29c as biomarker for progression in non muscle invasive bladder cancer (NMIBC)
N2  - Das Urothelkarzinom ist das zweithäufigste urologische Malignom mit weltweit steigender Inzidenz. Nach initial kurativ intendierter transurethraler Resektion des Tumors zeigt bislang immer noch jeder vierte Patient einen Progress im Verlauf mit einem erhöhten Risiko einer Metastasierung, ohne dass hierfür verlässliche prognostische Marker zur Verfügung stehen. Mithilfe eines solchen (Bio)markers könnte beim Urothelkarzinom eine frühzeitige Diagnostik von Hochrisikokarzinomen ermöglicht, die Therapieplanung verbessert und somit das Risiko einer Metastasierung und erhöhten Mortalität gesenkt werden. Als mögliche Biomarker rücken micro-RNAs über ihre posttranskriptionelle Regulierung in den Fokus onkologischer Forschung. Mithilfe einer Datenbankrecherche wurden 7 verschiedene micro-RNAs (miR-9, -21, -29c, -145, -200c, -205, -221) selektioniert, welchen bereits in unterschiedlichen Malignomen eine Rolle in der Karzinogenese nachgewiesen werden konnte. Ein Einfluss dieser miRs im Urothelkarzinom war bislang noch nicht suffizient beschrieben, sodass anhand einer Expressionsanalyse in der vorliegenden Arbeit ein Biomarker für einen Progress untersucht werden sollte. Hierfür wurde ein archiviertes Gewebekollektiv, bestehend aus NMIBC, MIBC und benignem Referenzmaterial verwendet und die mittels RT-PCR ermittelte miR-Expression mit klinischen Parametern sowie Follow-up-Daten korreliert.
Letztlich konnte für unterschiedliche micro-RNAs ein Einfluss auf das Urothelkarzinom im untersuchten Kollektiv nachgewiesen werden und somit deren Bedeutung als Onko-miRs im Urothelkarzinom gestärkt werden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden die NMIBC retrospektiv anhand der Follow-up-Daten in zwei prognostisch unterschiedliche Subgruppen unterteilt und die Expressionsdaten miteinander verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl miR-29c als auch miR-145 in prognostisch ungünstigeren NMIBC mit einem muskelinvasiven Rezidiv im Verlauf eine signifikant niedrigere Expression im untersuchten Kollektiv aufwiesen. Anhand eines in der Regressionsanalyse ermittelten Schwellenwertes konnte in der Kaplan-Meier-Analyse sowohl ein erhöhtes progressionsfreies Überleben als auch eine niedrigere tumorassoziierte Mortalität in den NMIBC mit einer miR-Expression unterhalb des ermittelten Schwellenwertes gezeigt werden. Somit wurde im untersuchten Kollektiv ein Marker ermittelt, welcher anhand der miR-29c und -145-Expression eine Unterteilung in prognostisch günstige und ungünstige Gruppen ermöglicht. In einem zweiten unabhängigen Validierungskollektiv wurden miR-29c und -145 auf ihre zuvor erhobene prognostische Aussagekraft untersucht. Hierbei konnte miR-145 als prognoserelevanter Biomarker nicht validiert werden. Für miR-29c konnte hingegen erneut eine niedrige Expression mit einer schlechteren klinischen Prognose assoziiert werden. Zudem konnte der zuvor ermittelte Schwellenwert auch in dem zweiten Kollektiv und miR-29c somit als Prognosemarker in den untersuchten Kollektiven validiert werden.
In der Zellkultur konnte die tumorsuppressive Funktion der miR-29c weiter bestätigt werden. So zeigte sich in ektopisch miR-29c-überexprimierten Urothelkarzinomzellen eine signifikant niedrigere Proliferations- und Migrationsrate. Um die posttranskriptionelle Funktion der tumorsuppressiven miR-29c weiter abzuklären, konnte LOXL2 als ein solides Zielgen der miR-29c mittels RT-PCR-Analysen identifiziert werden.
Anhand dieser Ergebnisse konnten vor allem miR-29c tumorsuppressive Eigenschaften im Urothelkarzinom zugeschrieben werden. Im untersuchten Gewebekollektiv stellt die miR-29c einen relevanten Progressionsmarker dar, welcher im Rahmen prospektiver Studien weiter validiert werden könnte. Eine Implementierung der miR-29c-Expressionsanalyse in die Diagnostik der NMIBC ist somit insgesamt ein vielversprechender Ansatz um eine rasche Diagnose von Hochrisikokarzinomen zu stellen und folglich einer frühzeitigen Therapie zugänglich zu machen.
N2  - The treatment of the muscle invasive bladder cancer (MIBC) presents due to the relatively high risk of metastatic lesions a huge challenge for the uro-oncologic environment.  The early diagnosis of high-risk NMIBC (non muscle invasive bladder cancer) would allow an operative treatment before a progression to MIBC and therefore a metastasis formation occurs. A reliable prognostic marker, however, is yet to be found. In this study we investigated the role of micro-RNAs (miRs) as potential prognostic markers in transitional cell carcinoma (TCC). MiRs are small non-coding RNAs in the UTR that are able to take part in gene regulation and thus have a tumorsuppressive or oncogenic function itself. We investigated the expression of 7 different miRs (miR-9, -21, -29c, -145, -200c, -205 and -221) in tumor samples and found four miRs to be siginificantly regulated in NMIBC compared to MIBC. A high miR-29c and -145 expression was associated with a higher PFS and OS. In a second independent collective we were able to validate the results for miR-29c predicting progression in the NMIBC samples. We then focused on the in vitro analysis using urothelial carcinoma cell lines. Overexpression of miR-29c significantly inhibited TCC cell proliferation and migration in J82 cell line. As possible target LOXL2 was shown to be regulated in miR-29c overexpressed cells.
Our findings indicate that miR-29c might be a new biomarker predicting progression in bladder cancer.
KW  - Blasenkrebs
KW  - miRNS
KW  - microRNA
KW  - NMIBC
KW  - miR-29c
KW  - bladder cancer
KW  - miR-145
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-282975
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TY  - THES
A1  - Reifschläger, Leonie Sophie
T1  - Analyse exosomaler microRNAs im Serum von Patientinnen mit Brustkrebsmetastasen
T1  - Analysis of exosomal microRNAs in serum of patients with breast cancer metastases
N2  - Das Mammakarzinom ist weltweit die häufigste krebsbedingte Todesursache bei Frauen. Fortschritte in der Therapie ermöglichen zwar eine Verlängerung der Lebens- dauer, jedoch kommt es dadurch vermehrt zur Bildung von Metastasen im zentralen Nervensystem (ZNS). Die Diagnostik und Behandlung von ZNS-Metastasen sind be- grenzt und die Lebensqualität sowie Lebensdauer der Betroffenen nimmt bei zerebraler Metastasierung rapide ab. Ziel aktueller Forschungsprojekte ist daher, Biomarker zu identifizieren, die Hinweise auf eine Brustkrebserkrankung oder Metastasierung liefern. So soll eine kostengünstige, risikoarme und minimalinvasive Methode etabliert werden, die zuverlässige Daten über die Prognose und dementsprechende Therapien erbringt. Diese Arbeit hatte daher die Absicht, mithilfe von qPCR Expressionsprofile von miRNAs aus Serumproben von Brustkrebspatientinnen zu erstellen und deren Funktion als prog- nostische Biomarker für eine Metastasierung ins ZNS zu erweisen. Anhand von Metas- tasierung und Rezeptorstatus wurden die Proben in Untergruppen eingeteilt und statis- tisch mit einer gesunden Kontrollgruppe verglichen.
Insgesamt zeigte sich bei 26 miRNAs eine signifikante Dysregulation der Expression bei mindestens einer der Untergruppen. Insbesondere bei ZNS-Metastasen war das Expres- sionsmuster bei miRNA-122-5p, miRNA-296-5p, miRNA-490-3p und miRNA-576-3p sig- nifikant erhöht, während die Expression von miRNA-130a-3p, miRNA-148b-3p und miRNA-326 signifikant reduziert war. Basierend auf den Übereinstimmungen unserer Er- gebnisse mit den Daten bisheriger Forschungsprojekten wiesen vier miRNAs eine po- tenzielle Funktion als Biomarker für Metastasen auf: miRNA-122-5p, miRNA-490-3p und miRNA-130a-3p, miRNA-326. Bei ZNS-Metastasen zeigten besonders miRNA-122-5p und miRNA-490-3p statistisch relevante Veränderungen.
Um den Einfluss von miRNAs auf den gesamten Körper darzustellen, wurde mithilfe ver- schiedener Datenbanken nach entsprechenden Zielgenen und Signalwegen für die 26 identifizierten miRNAs recherchiert. Neben dem Einfluss auf Stoffwechselwege und Er- krankungen, zeigte sich bei acht Targets ein Zusammenhang mit der Entstehung von Krebs.
Ergänzend zur Identifikation von miRNA-Expressionsprofilen wurden Zellkulturversuche mit zerebralen Endothel- (cerebEND) und Brustkrebszellen (4T1) durchgeführt. Verwendet wurden zwei cerebEND- und eine 4T1-Zellreihe von Mäusen, von denen eine ce- rebEND-Kultur zuvor in der Arbeitsgruppe Burek mit einem miRNA-210-Vektor trans- fiziert wurde.
Studien belegen den Einfluss von miRNA-210 auf den mitochondrialen Stoffwechsel, Angiogenese, Reaktionen auf DNA-Schäden, Apoptose und Zellüberleben sowie auf die Proteine BRCA1, PARP1 und E-Cadherin und schreiben ihr damit eine Funktion in der Krebsentstehung und Metastasierung zu.
Zur Bestimmung der Proliferation und Aktivität der transfizierten cerebEND-210-Zellen im Verhältnis zur unbehandelten Kontrolle, wurden BrdU-Proliferationsassays und MTT- Assays mit verschiedenen Zellzahlen durchgeführt. Bei der Untersuchung der Prolifera- tion zeigte sich in beiden Versuchen eine erhöhte Aktivität der cerebEND-210-Zellen, da miRNA-210 vermutlich auch hier das Zellüberleben gesichert hat. Zudem wurde die An- heftung der Brustkrebszellen an den zerebralen Endothelzellen im Adhäsionsversuchs überprüft. Hierbei wurde eine Abnahme der Adhäsion der cerebEND-210-Zellen beo- bachtet. Vermutet wird eine Veränderung des Phänotyps der Rezeptorbindungen der cerebEND-210-Zellen.
Die Ergebnisse der Zellkulturversuche dienen als Grundlage für weitere Experimente.
N2  - Breast cancer is the most common cause of cancer-related death in women worldwide. Although advances in therapy allow for increased longevity, this results in increased metastasis to the central nervous system (CNS). Diagnosis and treatment of CNS metastases are limited and the quality of life and lifespan of those affected decreases rapidly with cerebral metastasis. Therefore, the goal of current research projects is to identify biomarkers that provide evidence of breast cancer disease or metastasis. Thus, a low-cost, low-risk, and minimally invasive method should be established that yields reliable data on prognosis and corresponding therapies. Therefore, this work aimed to use qPCR to establish expression profiles of miRNAs from serum samples of breast cancer patients and prove their function as prognostic biomarkers for metastasis to the CNS. Based on metastasis and receptor status, samples were divided into subgroups and statistically compared with a healthy control group. Overall, 26 miRNAs showed significant dysregulation of expression in at least one of the subgroups. Specifically, in CNS metastases, the expression pattern of miRNA-122-5p, miRNA-296-5p, miRNA-490-3p and miRNA-576-3p was significantly increased, while the expression of miRNA-130a-3p, miRNA-148b-3p and miRNA-326 was significantly decreased. Based on the agreements of our results with the data of previous research projects, four miRNAs showed potential function as biomarkers of metastasis: miRNA-122-5p, miRNA-490-3p and miRNA-130a-3p, miRNA-326. In CNS metastases, miRNA-122-5p and miRNA-490-3p in particular showed statistically relevant changes. To demonstrate the influence of miRNAs on the whole body, we searched for corresponding target genes and signaling pathways for the 26 identified miRNAs using various databases. In addition to their influence on metabolic pathways and diseases, eight targets were found to be associated with the development of cancer.
Complementary to the identification of miRNA expression profiles, cell culture experiments were performed with cerebral endothelial (cerebEND) and breast cancer (4T1) cells. Two cerebEND and one 4T1 cell lines from mice were used, one cerebEND culture of which was previously transfected with a miRNA-210 vector in the Burek group.

Studies demonstrate the influence of miRNA-210 on mitochondrial metabolism, angiogenesis, DNA damage responses, apoptosis and cell survival, as well as on BRCA1, PARP1 and E-cadherin proteins, thus attributing it a function in carcinogenesis and metastasis. To determine the proliferation and activity of the transfected cerebEND-210 cells relative to the untreated control, BrdU proliferation assays and MTT assays were performed with different cell
numbers. Proliferation assays showed increased activity of cerebEND-210 cells in both experiments, as miRNA-210 presumably ensured cell survival in this case as well. In addition, the attachment of breast cancer cells to cerebral endothelial cells was examined in the adhesion assay. Here, a decrease in adhesion of cerebEND-210 cells was observed. A change in the phenotype of receptor binding of cerebEND-210 cells is suspected.
The results of the cell culture experiments serve as a basis for further experiments.
KW  - miRNS
KW  - Exosom <Vesikel>
KW  - Blut-Hirn-Schranke
KW  - Hirnmetastasen
KW  - Breastcancer
KW  - Blood-Brain-Barrier
KW  - miRNA
KW  - Brustkrebs
KW  - Mammakarzinom
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-313987
ER  -