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Adrenocortical tumors consist of benign adenomas and highly malignant carcinomas with a still incompletely understood pathogenesis. A total of 46 adrenocortical tumors (24 adenomas and 22 carcinomas) were investigated aiming to identify novel genes involved in adrenocortical tumorigenesis. High-resolution single nucleotide polymorphism arrays (Affymetrix) were used to detect copy number alterations (CNAs) and copy neutral losses of heterozygosity (cnLOH). Genomic clustering showed good separation between adenomas and carcinomas, with best partition including only chromosome 5, which was highly amplified in 17/22 malignant tumors. The malignant tumors had more relevant genomic aberrations than benign tumors, such as a higher median number of recurrent CNA (2631 vs 94), CNAs >100 Kb (62.5 vs 7) and CN losses (72.5 vs 5.5), and a higher percentage of samples with cnLOH (91% vs 29%). Within the carcinoma cohort, a precise genetic pattern (i.e. large gains at chr 5, 7, 12, and 19, and losses at chr 1, 2, 13, 17, and 22) was associated with a better prognosis (overall survival: 72.2 vs 35.4 months, P=0.063). Interestingly, >70% of gains frequent in beningn were also present in malignant tumors. Notch signaling was the most frequently involved pathway in both tumor entities. Finally, a CN gain at imprinted “IGF2” locus chr 11p15.5 appeared to be an early alteration in a multi-step tumor progression, followed by the loss of one or two alleles, associated with increased IGF2 expression, only in carcinomas. Our study serves as database for the identification of genes and pathways, such as Notch signaling, which could be involved in the pathogenesis of adrenocortical tumors. Using these data, we postulate an adenoma-carcinoma sequence for these tumors.
Evaluation of immunological escape mechanisms in a mouse model of colorectal liver metastases
(2010)
Background: The local and systemic activation and regulation of the immune system by malignant cells during carcinogenesis is highly complex with involvement of the innate and acquired immune system. Despite the fact that malignant cells do have antigenic properties their immunogenic effects are minor suggesting tumor induced mechanisms to circumvent cancer immunosurveillance. The aim of this study is the analysis of tumor immune escape mechanisms in a colorectal liver metastases mouse model at different points in time during tumor growth. Methods: CT26.WT murine colon carcinoma cells were injected intraportally in Balb/c mice after median laparotomy using a standardized injection technique. Metastatic tumor growth in the liver was examined by standard histological procedures at defined points in time during metastatic growth. Liver tissue with metastases was additionally analyzed for cytokines, T cell markers and Fas/Fas-L expression using immunohistochemistry, immunofluorescence and RT-PCR. Comparisons were performed by analysis of variance or paired and unpaired t test when appropriate. Results: Intraportal injection of colon carcinoma cells resulted in a gradual and time dependent metastatic growth. T cells of regulatory phenotype (CD4+CD25+Foxp3+) which might play a role in protumoral immune response were found to infiltrate peritumoral tissue increasingly during carcinogenesis. Expression of cytokines IL-10, TGF-b and TNF-a were increased during tumor growth whereas IFN-g showed a decrease of the expression from day 10 on following an initial increase. Moreover, liver metastases of murine colon carcinoma show an up-regulation of FAS-L on tumor cell surface with a decreased expression of FAS from day 10 on. CD8+ T cells express FAS and show an increased rate of apoptosis at perimetastatic location. Conclusions: This study describes cellular and macromolecular changes contributing to immunological escape mechanisms during metastatic growth in a colorectal liver metastases mouse model simulating the situation in human cancer.
Neue Ansätze zur Entwicklung von Alternativmethoden zur Prüfung auf chronische Nierentoxizität
(2009)
Die Niere ist eines der wichtigsten Zielorgane für Toxizität, allerdings stellt die frühzeitige Erkennung einer Nierenschädigung und/oder kanzerogenen Wirkung infolge einer wiederholten Exposition gegenüber toxischen Verbindungen ein großes Problem dar, da traditionelle Marker für Nierenfunktionsstörungen wenig empfindlich sind. Daher ist es notwendig, verbesserte Testmethoden (Alternativmethoden) zur Prüfung auf chronische Nierentoxizität zu entwickeln. Ziel dieser Arbeit war es daher, mögliche Alternativmethoden zur Prüfung auf Nephrotoxizität nach wiederholter Exposition zu untersuchen. Zum einen wurden dazu in einem in vivo-Modell für chronische Nierentoxizität neue Biomarker für Stress und Gewebeschädigung untersucht, deren erhöhte Genexpression in mehreren Modellen für akute Schädigung des Nierengewebes gezeigt wurde, einschließlich kidney injury molecule-1 (KIM-1), Lipocalin-2 (LCN2), Clusterin (CLU), Osteopontin (OPN), tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1), Vimentin (VIM) und Hämoxygenase-1 (HO-1). Diese Marker wurden nachfolgend auch in einem zellkulturbasierten in vitro-Modell untersucht. Ein weiterer Teil der Arbeit befasste sich mit Veränderungen der Zellteilung als möglicher Marker für die Früherkennung kanzerogener Effekte. Das in vivo-Modell bestand in einer Studie in männlichen F344/N-Ratten, die 14, 28 oder 90 Tage oral mit 0, 21, 70 oder 210 µg/kg Körpergewicht (KG) Ochratoxin A (OTA) behandelt wurden. OTA ist ein Mykotoxin, das in Ratten bei wiederholter Gabe eine Nierenschädigung und Nierenkrebs verursacht. Die Analyse der mRNA-Expression der neuen Biomarker in Nierengewebe zeigte bei Tieren, die mit 70 oder 210 µg/kg KG behandelt wurden, eine frühzeitige, zeit- und dosisabhängige Induktion von KIM-1, LCN2, TIMP-1, OPN und CLU, die mit histopathologischen Veränderungen in Form von Zelldegeneration und Regeneration einherging und das Fortschreiten der Schädigung gut widerspiegelte. Auch die mRNA-Expression von HO 1 und VIM wurde durch OTA moduliert, allerdings war eine Erhöhung nicht zu allen Zeitpunkten zu messen bzw. trat nicht so früh auf wie bei den anderen Markern. Effekte auf traditionelle Marker für Nephrotoxizität (Serum-Kreatinin, N-Acetyl-β-D-glucosaminidase und γ-Glutamyltransferase im Urin) wurden im Vergleich zu den neuen Markern zu einem späteren Zeitpunkt und zumeist nur in der Hochdosisgruppe festgestellt. Zusätzlich zu den Effekten auf die Genexpression konnte in den Zielzellen von OTA im proximalen Tubulusepithel eine erhöhte Proteinexpression von KIM-1, CLU, OPN und VIM gezeigt werden; nur für KIM-1 wurde allerdings auch im Urin eine erhöhte Konzentration nachgewiesen, die mit den Effekten auf die mRNA- und Proteinkonzentration im Gewebe korrelierte. Damit stellt KIM-1 in dieser Studie hinsichtlich Empfindlichkeit und Messbarkeit den empfindlichsten Biomarker für Nephrotoxizität dar. Die Untersuchung der Zellteilung nach wiederholter Gabe von OTA zeigte einen dramatischen, zeit- und dosisabhängigen Anstieg der Proliferation von proximalen Tubulusepithelzellen in Nieren von Tieren, die mit 70 oder 210 µg/kg KG behandelt wurden. Dagegen wurden nach wiederholter Exposition gegenüber 21 µg/kg KG über 90 Tage keine OTA-abhängigen Effekte auf die renale Zellproliferation festgestellt. Somit korrelieren die Veränderungen der Zellteilung in der Niere in der 90-Tages-Studie sehr gut mit dem Ergebnis der 2-Jahres-Kanzerogenitätsstudie mit OTA, in der Nierentumoren nur nach Behandlung mit 70 oder 210 µg/kg KG auftraten. Ausgehend von den verschiedenen Endpunkten für Toxizität, die in der Studie untersucht wurden, liegt der no-observed-adverse-effect-level (NOAEL) bei 21 µg/kg KG OTA. Dies entspricht dem NOAEL der 2-Jahres-Kanzerogenitätsstudie. In einem weiteren Teil der Arbeit wurden die neuen in vivo-Biomarker für Nephrotoxizität in NRK 52E-Zellen als in vitro-Modell ausgetestet. Allerdings konnte eine erhöhte mRNA-Expression von KIM-1, einem sensitiven Marker in vivo, nach 24 oder 48 Stunden Behandlung mit verschiedenen nephrotoxischen Modellverbindungen (OTA, Kaliumbromat (KBrO3), Cisplatin oder Cadmiumchlorid (CdCl2)) in den Zellen nicht nachgewiesen werden. Die mRNA-Expression anderer Marker (VIM, CLU, TIMP-1, LCN2, OPN) war dagegen in unbehandelten Zellen bereits so hoch, dass die Behandlung mit Nephrotoxinen zu keiner weiteren Induktion führte. Allein die Gen- und Proteinexpression von HO-1 wurde durch CdCl2, KBrO3 und OTA induziert und könnte daher einen potentiellen Marker für screening-Studien in vitro darstellen. Insgesamt war der Nachweis zytotoxischer Wirkungen jedoch der empfindlichste Endpunkt in der Zellkultur. Die Ergebnisse stützen somit die Verwendung der neuen in vivo-Biomarker als gewebespezifische Marker für Nephrotoxizität in vitro nicht.