TY  - THES
A1  - Liang, Raimunde
T1  - Identification of new drug targets in adrenocortical carcinoma through targeted mRNA analysis
T1  - Identifikation neuer Drug Targets im Nebennierenrindenkarzinom durch gezielte mRNA-Analyse
N2  - Adrenocortical carcinomas (ACC) are aggressive tumors associated with a heterogeneous but generally poor prognosis and limited treatment options for advanced stages. Despite promising molecular insights and improved understanding of ACC biology, efficient targeted therapies have not been identified yet. Thus, this study aims to identify potential new drug targets for a future personalized therapeutic approach.
RNA was isolated from 104 formalin-fixed paraffin-embedded tumor samples from ACC patients, 40 of those 104 cases proved to be suitable for further mRNA analyses according to the quality check of the extracted RNA. Gene expression of 84 known cancer drug targets was evaluated by quantitative real-time PCR using 5 normal adrenal glands as reference. Protein expression was investigated for selected candidate drug targets by immunohistochemistry in 104 ACC samples, 11 adenomas and 6 normal adrenal glands. Efficacy of an available inhibitor of the most promising candidate was tested by functional in vitro experiments in two ACC cell lines (NCI-H295R and MUC1) alone or in combination with other drugs.
Most frequently overexpressed genes were TOP2A, IGF2, CDK1, CDK4, PLK4 and PLK1. Nuclear immunostaining of CDK1, CDK4 and PLK1 significantly correlated with the respective mRNA expression. CDK4 was chosen as the most promising candidate for functional validation as it is actionable by FDA-approved CDK4/6 inhibitors. ACC samples with copy number gains at CDK4 locus presented significantly higher CDK4 expression levels. The CDK4/6 inhibitor palbociclib showed a concentration- and time- dependent reduction of cell viability in vitro, which was more pronounced in NCI-H295R than in MUC1 cells. This was in line with higher CDK4 expression at western blot analysis in NCI-H295R cells. Furthermore, palbociclib was applied in combination with dual IGFR/IR inhibitor linsitinib showing a synergistic effect on reducing cell viability. In conclusion, this proof-of-principle study confirmed RNA profiling to be useful to discover potential drug targets. Detected drug targets are suitable to be investigated by immunohistochemistry in the clinical setting. Moreover, CDK4/6 inhibitors are promising candidates for treatment of a subset of patients with tumors presenting CDK4 copy number gains and/or overexpression, while linsitinib might be an interesting combination partner in patients with both IGF2 and IGF1R overexpression.
These results are intended as a basis for a validation study in a prospective cohort, further evaluation in vivo in suitable mouse models or testing in patients with ACC in clinical trials are needed and might improve the future management of patients with ACC in terms of precision medicine.
N2  - Nebennierenrindenkarzinome (ACC) sind aggressive Tumore, die mit einer heterogenen, aber insgesamt ungünstigen Prognose sowie limitierten therapeutischen Optionen für fortgeschrittene Stadien assoziiert sind. Trotz hoffnungsvoll stimmenden molekularen Einblicken und verbessertem Verständnis für die Biologie des ACC wurden bisher keine effektiven Targeted Therapies (zielgerichtete Therapien) identifiziert. Daher strebt diese Studie die Identifikation potentieller neuer Drug Targets (Arzneimittelzielpunkte) im Rahmen einer zukünftigen personalisierten Therapie an.
RNA wurde von 104 formalinfixierten und paraffineingebetteten Tumorproben von ACC Patienten isoliert, 40 der 104 Fälle zeigten sich nach der Qualitätsprüfung der extrahierten RNA geeignet für weiterführende mRNA-Analysen. Genexpression von 84 bekannten Karzinom-Drug Targets wurden durch quantitative Real-Time PCR unter Nutzung von 5 normalen Nebennieren als Referenz evaluiert. Proteinexpression wurde in selektierten Kandidaten-Drug Targets durch Immunhistochemie in 104 ACC-Proben, 11 Adenomen und 6 normalen Nebennieren untersucht. Das Potential eines verfügbaren Inhibitors gegen das vielversprechendste Kandidatengen wurde in funktionalen in vitro Experimenten mit zwei ACC-Zelllinien (NCI-H295R und MUC1) allein und in Kombination mit einem anderen Medikament getestet.
Die am häufigsten überexprimierten Gene stellten TOP2A, IGF2, CDK1, CDK4, PLK4 und PLK1 dar. Die immunhistologische Kernfärbung für CDK1, CDK4 und PLK1 korrelierten signifikant mit der jeweiligen mRNA-Expression. CDK4 wurde als erfolgversprechendster Kandidat für weitere funktionale Validierung ausgewählt, da es durch FDA-genehmigte CDK4/6-Inhibitoren angreifbar ist. ACC-Proben mit Copy Number Gains des CDK4 Genlocus zeigten signifikant höhere CDK4 Expressionslevel. Der CDK4/6-Inhibitor Palbociclib wies eine zeit- und konzentrationsabhängige Reduktion der Zellviabilität in vitro auf, welche ausgeprägter in NCI-H295R- als in MUC1-Zellen war. Dies war in Einklang mit stärkerer CDK4 Expression in den NCI-H295R-Zellen in der Western Blot Analyse. Weiterhin wurde Palbociclib in Kombination mit dem dualen IGFR/IR-Inhibitor Linsitinib eingesetzt, dies zeigte einen synergistischen Effekt auf die Reduktion der Zellviabilität. 
Zusammenfassend bestätigte diese Proof-of-Principle den Nutzen von RNA Profiling zur Erfassung potentieller Drug Targets. Die ermittelten Drug Targets sind geeignet für immunhistochemische Untersuchungen im klinischen Setting. Darüber hinaus sind CDK4/6-Inhibitoren vielversprechende Kandidaten für die Behandlung einer Teilgruppe von Patienten mit Tumoren, die CDK4-Copy Number Gains und/oder -Überexpression aufweisen, während Linsitinib ein interessanter Kombinationspartner in Patienten mit sowohl IGF2- wie auch IGF1R-Überexpression darstellen könnte. 
Diese Resultate sollen als Basis für eine Validationsstudie in einer prospektiven Kohorte dienen, weitere Evaluation in vivo in geeigneten Mausmodellen oder Untersuchung in ACC-Patienten in klinischen Studien sind erforderlich und könnten das zukünftige Management von ACC-Patienten verbessern im Rahmen der Präzisionsmedizin.
KW  - Adrenokortikales Karzinom
KW  - CDK4 Inhibitor
KW  - Präzisionsmedizin
KW  - gezielte Therapie
KW  - Palbociclib
KW  - adrenocortical carcinoma
KW  - precision medicine
KW  - CDK4 inhibitor
KW  - ACC
KW  - targeted therapy
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-235545
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lippert, Juliane
T1  - Die molekulargenetische Charakterisierung von Nebennierenrindenkarzinomen als Schritt in Richtung personalisierter Medizin
T1  - Molecular Characterisation of Adrenocortical Carcinomas as a Step towards Personalized Medicine
N2  - Nebennierenrindenkarzinome (NNR-Ca; engl. adrenocortical carcinoma (ACC)) zählen zu den sehr seltenen Tumorentitäten. Die Prognose für die Patient*innen ist insgesamt eher schlecht, kann aber, im Einzelnen betrachtet, sehr heterogen sein. Eine zuverlässige Prognose anhand klinischer und histopathologischer Marker – wie dem Tumorstadium bei Diagnose, dem Resektionsstatus und dem Proliferationsindex Ki-67 –, die routinemäßig erhoben werden, ist nicht für alle Erkrankten möglich. Außerdem wird deren Behandlung dadurch erschwert, dass Therapeutika fehlen, von denen ein Großteil der Patient*innen profitiert. Umfassende Multi-Omics-Studien aus den letzten Jahren halfen nicht nur das Wissen über Pathomechanismen in NNR-Cas zu erweitern, es konnte auch gezeigt werden, dass sich Patient*innen anhand molekularer Marker in Subgruppen mit jeweils unterschiedlicher Prognose einteilen lassen. Mit molekulargenetischen Untersuchungen wurden außerdem potentielle neue Therapieziele gefunden. Diese Erkenntnisse finden bisher jedoch keine oder kaum Anwendung, da die Analysen den zeitlichen und finanziellen Rahmen, der für den routinemäßigen Einsatz im Klinikalltag zu erfüllen wäre, deutlich überschreiten. Ziel dieser Arbeit war es, eine Strategie zur verbesserten Patientenversorgung der NNR-CaPatient*innen zu etablieren. Dafür sollte geklärt werden, ob ausgewählte molekulare prognostische Marker mit Methoden, die theoretisch einfach in den Klinikalltag zu implementieren wären, gefunden werden können. Außerdem sollte nach prädiktiven Markern gesucht werden, die helfen, NNR-Ca-Patient*innen zielgerichtet zu therapieren. Statt exom- oder genomweite Analysen durchzuführen wurden gezielt krebs- beziehungsweise NNR-Ca-assoziierte Gene mittels NGS (Next-Generation Sequencing) oder SangerSequenzierung (zusammen 161 Gene) und Pyrosequenzierung (4 Gene) auf somatische Veränderungen hin untersucht. Die Analysen wurden an DNA (Desoxyribonukleinsäure) durchgeführt, die aus FFPE (mit Formalin fixiert und in Paraffin eingebettet)-Gewebe isoliert worden war, welches standardmäßig nach Tumoroperationen in Pathologien für Untersuchungen zur Verfügung steht. Durch Analyse der Sequenzierergebnisse von insgesamt 157 Patient*innen aus einem retrospektiven (107 Patient*innen) und einem prospektiven Studienteil (50 Patient*innen) konnten in NNR-Cas bereits beschriebene Veränderungen von Genen und Signalwegen sowie Methylierungsunterschiede gefunden werden. Anhand der Sequenzierdaten der retrospektiven Studie wurden molekulare prognostische Marker (Anzahl an proteinverändernden Varianten pro Tumorprobe, Veränderungen im P53/Rb- und/oder dem Wnt/ß-Catenin-Signalweg und dem Methylierungsstatus von CpG-Inseln von vier 2 Tumorsuppressorgenen (GSTP1, PAX5, PAX6 und PYCARD)) definiert und für jeden einzelnen Marker ein signifikanter Zusammenhang zur Länge des progressionsfreien Überlebens (PFS) der Patient*innen gefunden. Durch die Kombination der molekularen Marker mit den klinischen und histopathologischen Markern war es zudem möglich, einen COMBI-Score zu bilden, der, verglichen mit den klinischen und histopathologischen Markern, eine spezifischere und sensitivere Aussage darüber erlaubt, ob Patient*innen innerhalb von 2 Jahren ein Fortschreiten der Tumorerkrankung erfahren. Mit Hilfe der Sequenzierdaten wurden in beiden Kohorten außerdem Veränderungen gefunden, die als prädiktive Marker zum Einsatz von zielgerichteten Therapien vewendet werden könnten. Als vielversprechendstes Therapieziel wurde – bei 46 Tumoren in der retrospektiven und 7 Tumoren in der prospektiven Studie – CDK4 identifiziert. CDK4/CDK6-Inhibitoren sind für die Behandlung von fortgeschrittenem und metastasiertem Brustkrebs von der Lebensmittel- überwachungs- und Arzneimittelbehörde (FDA; engl. Food and Drug Administration) zugelassene Therapeutika und bei anderen soliden Tumoren Gegenstand von Studien. Im Rahmen der Arbeit konnten außerdem von 12 Patient*innen jeweils zwei Tumoren molekulargenetisch untersucht und die Ergebnisse verglichen werden. Die Analyse zeigte, dass der Methylierungsstatus – im Vergleich zu Veränderungen in der DNA-Sequenz – der stabilere prognostische Marker ist. Mit dieser Arbeit wurde gezeigt, dass molekulare prognostische und prädiktive Marker für den Einsatz zielgerichteter Therapien mit Methoden identifiziert werden können, die sich im klinischen Alltag bei der Behandlung von NNR-Ca-Patient*innen implementieren lassen. Um einen allgemein anerkannten Leitfaden zu etablieren, fehlen allerdings noch die Ergebnisse weiterer – vor allem prospektiver – Studien zur Validierung der hier präsentierten Ergebnisse. Die gewonnenen Erkenntnisse sind jedoch als wichtiger Schritt in Richtung personalisierter Medizin bei Nebennierenrindenkarzinomen anzusehen.
N2  - Adrenocortical carcinomas (ACC) are among the very rare tumor entities. Altogether prognosis for the patients is poor, though regarding individuals the outcome can be heterogenous. Prognostic stratification on the basis of clinical and histopathological markers – for example tumor stage at diagnosis, resection status and proliferation index Ki-67 – is not reliable for all patients. This fact and the lack off effective pharmacological therapies, makes the patient care challenging.
In the last years comprehensive multi omics studies helped to increase the knowledge about pathogenetic mechanisms in ACC. With those data, scientists were also able to identify molecular markers useful to distinguish subgroups of patients with distinct clinical outcome. With molecular analysis also new potential drug targets for targeted therapies were identified. Till now these findings have not been transferred into the clinical routine care of ACC patients, mostly due to the time consuming and expensive methods required for the multi omics studies.
The aim of this study was to establish a strategy for improved patient care of ACC patients. We chose methods theoretically applicable in a clinical routine workflow to analyze selected prognostic molecular markers, already correlated to outcome. Moreover it was searched for predictive markers for targeted therapy of ACC patients.
Instead of comprehensive analysis a targeted approach via NGS (Next Generation Sequencing) or Sanger Sequencing (161 genes in total) and pyrosequencing (4 genes ) was conducted to find somatic variants in genes associated with cancer in general or particularly with ACC. For the analysis, DNA (deoxyribonucleic acid) was isolated from FFPE (formalin fixad and paraffin embedded) tissue which is routinely prepared and available in pathological institutions after tumor resections.
Sequencing results of 157 patients in total, gained from a retrospective part of the study (107 patients) and a prospective part (50 patients), were in accordance to already published data concerning somatic variants in genes and signaling pathways and differences in the methylation patterns of particular genes. Molecular prognostic markers (number of protein changing variants per tumor sample, variants in P53/Rb- and/or Wnt/ß-Catenin signaling pathway and methylation pattern of CpG islands of four tumor suppressor genes (GSTP1, PAX5, PAX6 und PYCARD)) were defined with the data of the retrospective study. A significant prognostic role for progression free survival (PFS) was found for all of them. With the COMBI-Score – a combination of the molecular prognostic markers and the clinical and histopathological prognostic markers – it was possible to even better predict the progress of the disease within two years. Moreover variants reported to be predictive markers for the use of targeted therapies were identified in both cohorts. Most promising drug target seems to be CDK4 which was found to be amplified in 46 and 7 tumors in the retrospective and prospective study, respectively. CDK4/CDK6 inhibitors are drugs already approved by the Food and Drug Administration (FDA) for the treatment of advanced or metastatic breast cancer and under investigation in other solid tumors.
Within this study it was also possible to compare molecular data from 12 tumor pairs, what means two tumors gained from one patient. It seems as if the methylation pattern is a more consistent prognostic marker than the changes detected on DNA sequence level.
In conclusion, we demonstrated that molecular prognostic markers and predictive markers for targeted therapy can be identified using methods easily applicable in a clinical routine workflow for patients with ACC. Before implementing our strategy into a guideline that is commonly approved, further prospective studies are needed for the validation of the presented results. However our strategy can be regarded as an important step towards personalized medicine in adrenocortical carcinoma.
KW  - Nebennierentumor
KW  - Nebenniererindenkarzinom
KW  - molekulargenetische Charakterisierung
KW  - personalisierte Medizin
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-247172
ER  -