Downregulation of miR-221-3p expression in prostate cancer (PCa) predicted overall and cancer-specific survival of high-risk PCa patients. Apart from PCa, miR-221-3p expression levels predicted a response to tyrosine kinase inhibitors (TKI) in clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) patients. Since this role of miR-221-3p was explained with a specific targeting of VEGFR2, we examined whether miR-221-3p regulated VEGFR2 in PCa. First, we confirmed VEGFR2/KDR as a target gene of miR-221-3p in PCa cells by applying Luciferase reporter assays and Western blotting experiments. Although VEGFR2 was mainly downregulated in the PCa cohort of the TCGA (The Cancer Genome Atlas) database, VEGFR2 was upregulated in our high-risk PCa cohort (n = 142) and predicted clinical progression. In vitro miR-221-3p acted as an escape mechanism from TKI in PC3 cells, as displayed by proliferation and apoptosis assays. Moreover, we confirmed that Sunitinib induced an interferon-related gene signature in PC3 cells by analyzing external microarray data and by demonstrating a significant upregulation of miR-221-3p/miR-222-3p after Sunitinib exposure. Our findings bear a clinical perspective for high-risk PCa patients with low miR-221-3p levels since this could predict a favorable TKI response. Apart from this therapeutic niche, we identified a partially oncogenic function of miR-221-3p as an escape mechanism from VEGFR2 inhibition.

The treatment of high-risk prostate cancer (HRPCa) is a tremendous challenge for uro-oncologists. The identification of predictive moleculobiological markers allowing risk assessment of lymph node metastasis and systemic progression is essential in establishing effective treatment. In the current study, we investigate the prognostic potential of miR-205 in HRPCa study and validation cohorts, setting defined clinical endpoints for both. We demonstrate miR-205 to be significantly down-regulated in over 70% of the HRPCa samples analysed and that reconstitution of miR-205 causes inhibition of proliferation and invasiveness in prostate cancer (PCa) cell lines. Additionally, miR-205 is increasingly down-regulated in lymph node metastases compared to the primary tumour indicating that miR-205 plays a role in migration of PCa cells from the original location into extraprostatic tissue. Nevertheless, down-regulation of miR-205 in primary PCa was not correlated to the synchronous presence of metastasis and failed to predict the outcome for HRPCa patients. Moreover, we found a tendency for miR-205 up-regulation to correlate with an adverse outcome of PCa patients suggesting a pivotal role of miR-205 in tumourigenesis. Overall, we showed that miR-205 is involved in the development and metastasis of PCa, but failed to work as a useful clinical biomarker in HRPCa. These findings might have implications for the use of miR-205 as a prognostic or therapeutic target in HRPCa.

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.

(1) Background: Prostate-specific membrane antigen (PSMA)-derived tumour volume (PSMA-TV) and total lesion PSMA (TL-PSMA) from PSMA PET/CT scans are promising biomarkers for assessing treatment response in prostate cancer (PCa). Currently, it is unclear whether different software tools for assessing PSMA-TV and TL-PSMA produce comparable results. (2) Methods: \(^{68}\)Ga-PSMA PET/CT scans from n = 21 patients with castration-resistant PCa (CRPC) receiving chemotherapy were identified from our single-centre database. PSMA-TV and TL-PSMA were calculated with Syngo.via (Siemens) as well as the freely available Beth Israel plugin for FIJI (Fiji Is Just ImageJ) before and after chemotherapy. While statistical comparability was illustrated and quantified via Bland-Altman diagrams, the clinical agreement was estimated by matching PSMA-TV, TL-PSMA and relative changes of both variables during chemotherapy with changes in serum PSA (ΔPSA) and PERCIST (Positron Emission Response Criteria in Solid Tumors). (3) Results: Comparing absolute PSMA-TV and TL-PSMA as well as Bland–Altman plotting revealed a good statistical comparability of both software algorithms. For clinical agreement, classifying therapy response did not differ between PSMA-TV and TL-PSMA for both software solutions and showed highly positive correlations with BR. (4) Conclusions: due to the high levels of statistical and clinical agreement in our CRPC patient cohort undergoing taxane chemotherapy, comparing PSMA-TV and TL-PSMA determined by Syngo.via and FIJI appears feasible.

Angiogenesis in metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC) has been extensively investigated as a promising druggable biological process. Nonetheless, targeting angiogenesis has failed to impact overall survival (OS) in patients with mCRPC despite promising preclinical and early clinical data. This discrepancy prompted a literature review highlighting the tumor heterogeneity and biological context of Prostate Cancer (PCa). Narrowing the gap between the bench and bedside appears critical for developing novel therapeutic strategies. Searching clinicaltrials.gov for studies examining angiogenesis inhibition in patients with PCa resulted in n=20 trials with specific angiogenesis inhibitors currently recruiting (as of September 2021). Moreover, several other compounds with known anti-angiogenic properties – such as Metformin or Curcumin – are currently investigated. In general, angiogenesis-targeting strategies in PCa include biomarker-guided treatment stratification – as well as combinatorial approaches. Beyond established angiogenesis inhibitors, PCa therapies aiming at PSMA (Prostate Specific Membrane Antigen) hold the promise to have a substantial anti-angiogenic effect – due to PSMA´s abundant expression in tumor vasculature.