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Die Dissertation beschreibt die Positionsklonierung von VMD2, einem Krankheitsgen des Menschen, dass der dominant vererbten vitelliformen Makuladystrophie Typ 2 (VMD2) zugrundeliegt. Zu diesem Zweck wurde zunächst ein etwa 1.4 Mbp großer Klon-'Contig' aus artifiziellen Phagenchromosomen ('phage artificial chromosomes', PAC) erstellt, der die VMD2-Kandidatengenregion auf Chromosom 11q12-q13.1 physikalisch repräsentiert. Durch die Identifizierung polymorpher (CA)n-Dinukleotidmarker aus dem kritschen Intervall und anschließender Kopplungsanalyse gelang es, die Kandidatengenregion auf ca. 500 kbp zu reduzieren. In der öffentlichen Datenbank (GenBank) bereitgestellte Nukleinsäuresequenzen zweier genomischer Klone aus dem Kern des relevanten chromosomalen Bereichs von zusammen etwa 290 kbp wurden dazu genutzt, über eine Kombination aus computergestützter Vorhersagen kodierender Sequenzen, Kartierung von EST-Klonen ('expressed sequence tags'), RT-PCR-Analysen und, wenn erforderlich, 5'-RACE-Experimenten, acht neue Gene des Menschen zu isolieren. Von den charakterisierten Genen erwiesen sich mehrere als potentielle Kandidaten für VMD2. Ein Gen, provisorisch als Transkriptionseinheit TU15B bezeichnet, konnte durch eine Mutationsanalyse schließlich eindeutig mit der Erkrankung assoziiert werden und wurde 1998 als VMD2 publiziert. Drei Gene aus der untersuchten Region kodieren Mitglieder einer Familie von Fettsäuredesaturasen (FADS1, FADS2 und FADS3), während ein anderes Gen ('Rabin3 interacting protein-like 1'; RAB3IL1) signifikante Sequenzidentität zu einem Transkript der Ratte besitzt, welches das GTPase-interagierende Protein Rabin3 kodiert. Den putativen Translationsprodukten drei weiterer Gene (C11orf9, C11orf10 und C11orf11) konnte bislang keine präzise Funktion zugeschrieben werden. Mit FTH1 ('ferritin heavy chain 1') und FEN1 ('flap endonuclease 1') liegen zudem zwei bekannte Gene im analysierten Intervall, deren cDNA-Sequenzen bereits 1984 bzw. 1995 von anderen Forschungsgruppen isoliert und publiziert wurden. Zweifellos kann die Region als sehr genreicher Abschnitt des menschlichen Genoms bezeichnet werden. Neben der Erstellung des PAC-'Contigs', der Einengung der VMD2-Kandidatenregion und der Klonierung von VMD2 war die vollständige genetische Charakterisierung der genannten Fettsäuredesaturase-Gene ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit. Unabhängig von der Klonierung und Charakterisierung des VMD2-Gens sowie der chromosomal eng benachbarten Gene, richtete sich mein Interesse schließlich noch auf drei Gene des Menschen, provisorisch als TU51, TU52 und TU53 bezeichnet, die gemeinsam mit VMD2 eine Genfamilie bilden und auf den Chromosomen 19p13.2-p13.12 (TU51), 12q14.2-q15 (TU52) und 1p32.3-p33 (TU53) lokalisiert werden konnten. Durch die Aufklärung der kodierenden Nukleinsäuresequenzen der Gene wurden konservierte Sequenzabschnitte innerhalb der Genfamilie erkennbar, die auf wichtige funktionelle Abschnitte der Translationsprodukte schließen lassen.
Increased intestinal permeability and inflammation, both fueled by dysbiosis, appear to contribute to rheumatoid arthritis (RA) pathogenesis. This single-center pilot study aimed to investigate zonulin, a marker of intestinal permeability, and calprotectin, a marker of intestinal inflammation, measured in serum and fecal samples of RA patients using commercially available kits. We also analyzed plasma lipopolysaccharide (LPS) levels, a marker of intestinal permeability and inflammation. Furthermore, univariate, and multivariate regression analyses were carried out to determine whether or not there were associations of zonulin and calprotectin with LPS, BMI, gender, age, RA-specific parameters, fiber intake, and short-chain fatty acids in the gut. Serum zonulin levels were more likely to be abnormal with a longer disease duration and fecal zonulin levels were inversely associated with age. A strong association between fecal and serum calprotectin and between fecal calprotectin and LPS were found in males, but not in females, independent of other biomarkers, suggesting that fecal calprotectin may be a more specific biomarker than serum calprotectin is of intestinal inflammation in RA. Since this was a proof-of-principle study without a healthy control group, further research is needed to validate fecal and serum zonulin as valid biomarkers of RA in comparison with other promising biomarkers.
(1) Background: C-X-C Motif Chemokine Receptor 4 (CXCR4) and Fibroblast Activation Protein Alpha (FAP) are promising theranostic targets. However, it is unclear whether CXCR4 and FAP positivity mark distinct microenvironments, especially in solid tumors. (2) Methods: Using Random Forest (RF) analysis, we searched for entity-independent mRNA and microRNA signatures related to CXCR4 and FAP overexpression in our pan-cancer cohort from The Cancer Genome Atlas (TCGA) database — representing n = 9242 specimens from 29 tumor entities. CXCR4- and FAP-positive samples were assessed via StringDB cluster analysis, EnrichR, Metascape, and Gene Set Enrichment Analysis (GSEA). Findings were validated via correlation analyses in n = 1541 tumor samples. TIMER2.0 analyzed the association of CXCR4 / FAP expression and infiltration levels of immune-related cells. (3) Results: We identified entity-independent CXCR4 and FAP gene signatures representative for the majority of solid cancers. While CXCR4 positivity marked an immune-related microenvironment, FAP overexpression highlighted an angiogenesis-associated niche. TIMER2.0 analysis confirmed characteristic infiltration levels of CD8+ cells for CXCR4-positive tumors and endothelial cells for FAP-positive tumors. (4) Conclusions: CXCR4- and FAP-directed PET imaging could provide a non-invasive decision aid for entity-agnostic treatment of microenvironment in solid malignancies. Moreover, this machine learning workflow can easily be transferred towards other theranostic targets.
Background: Renal cell carcinoma (RCC) is divided into three major histopathologic groups—clear cell (ccRCC), papillary (pRCC) and chromophobe RCC (chRCC). We performed a comprehensive re-analysis of publicly available RCC datasets from the TCGA (The Cancer Genome Atlas) database, thereby combining samples from all three subgroups, for an exploratory transcriptome profiling of RCC subgroups.
Materials and Methods: We used FPKM (fragments per kilobase per million) files derived from the ccRCC, pRCC and chRCC cohorts of the TCGA database, representing transcriptomic data of 891 patients. Using principal component analysis, we visualized datasets as t-SNE plot for cluster detection. Clusters were characterized by machine learning, resulting gene signatures were validated by correlation analyses in the TCGA dataset and three external datasets (ICGC RECA-EU, CPTAC-3-Kidney, and GSE157256).
Results: Many RCC samples co-clustered according to histopathology. However, a substantial number of samples clustered independently from histopathologic origin (mixed subgroup)—demonstrating divergence between histopathology and transcriptomic data. Further analyses of mixed subgroup via machine learning revealed a predominant mitochondrial gene signature—a trait previously known for chRCC—across all histopathologic subgroups. Additionally, ccRCC samples from mixed subgroup presented an inverse correlation of mitochondrial and angiogenesis-related genes in the TCGA and in three external validation cohorts. Moreover, mixed subgroup affiliation was associated with a highly significant shorter overall survival for patients with ccRCC—and a highly significant longer overall survival for chRCC patients.
Conclusions: Pan-RCC clustering according to RNA-sequencing data revealed a distinct histology-independent subgroup characterized by strengthened mitochondrial and weakened angiogenesis-related gene signatures. Moreover, affiliation to mixed subgroup went along with a significantly shorter overall survival for ccRCC and a longer overall survival for chRCC patients. Further research could offer a therapy stratification by specifically addressing the mitochondrial metabolism of such tumors and its microenvironment.