Directly to content
  1. Publishing |
  2. Search |
  3. Browse |
  4. Recent items rss |
  5. Open Access |
  6. Jur. Issues |
  7. DeutschClear Cookie - decide language by browser settings

Impact of growth factors, therapeutic inhibitors and cytostatic compounds on the response of non-small-cell lung carcinoma cell lines

Merkle, Ruth

German Title: Der Einfluss von Wachstumsfaktoren, therapeutischen Inhibitoren und Zytostatika auf die Signalantwort von nicht-kleinzelligem Lungenkarzinom

[img]
Preview
PDF, English
Download (12MB) | Terms of use

Citation of documents: Please do not cite the URL that is displayed in your browser location input, instead use the DOI, URN or the persistent URL below, as we can guarantee their long-time accessibility.

Abstract

Lung cancer with its most prevalent form non-small-cell lung carcinoma (NSCLC) is one of the leading causes of cancer-related deaths worldwide and is characterized by early metastatic spread. TGF-β is one of the growth factors that can be involved in the regulation of this process. Lung cancer is generally treated with chemotherapeutic drugs, e.g. with cisplatin, often in combination with different inhibitors, such as MEK inhibitors (MEKi). An important obstacle for lung cancer patients is the chemotherapy-induced anemia that can be treated with erythropoietin (Epo). Unfortunately, Epo was found to have tumor-stimulating effects. To establish reliable and reproducible experimental conditions, standard operating procedures for the NSCLC cell lines H1975 and H838 were developed. Cisplatin was shown to induce apoptosis in a dose-dependent manner in H838 cells. The MEKi U0126 was found to rescue H838 cells of cisplatin-induced apoptosis by arresting the cells in the cell cycle phase G1 and this effect could be reproduced with clinically relevant MEK inhibitors. Epo treatment of the cell line H838 resulted in decreased cisplatin sensitivity. To identify the differences in Epo-induced signaling in erythroid progenitor cells and the cell line H838, a dynamic pathway model was established that was able to describe the Epo-induced dynamics of the activation of the JAK2/STAT5 pathway in both cell types. The mathematical model predicted 8 cell type-specific parameters. Among these, the SOCS3 mRNA turnover rate was predicted to be slower in CFU-Es which was experimentally validated by qRT-PCR. Moreover, it was shown by genome wide expression profiling, that TGF-β treatment of NSCLC cells led to the upregulation of EMT genes and the downregulation of cell cycle genes. The TGF-β pseudoreceptor BAMBI was found to be downregulated in NSCLC. Its reconstitution resulted in a decreased TGF-β signaling in the cell line H1975. In conclusion, the study shows that MEKi treatment in combination with cisplatin-based chemotherapy poses a potential risk for lung cancer patients. Furthermore, the presence of EpoR in NSCLC cell lines results in response to Epo stimulation in a decreased sensitivity to cisplatin. Finally, TGF-β was verified to induce EMT in NSCLC and BAMBI was identified as a potential tumor suppressor in lung cancer. These studies show that molecular alterations can define responsiveness to therapeutic agents.

Translation of abstract (German)

Lungenkrebs mit seiner am weitesten verbreitete Form des nicht-kleinzelligen Lungenkarzinoms (NSCLC) ist weltweit eine der häufigsten Ursachen für Krebstodesfälle und ist durch eine frühe Metastasierung charakterisiert. Diese kann durch TGF-β reguliert sein. NSCLC wird im Allgemeinen mit dem Chemotherapeutikum Cisplatin behandelt, oft auch in Kombination mit einem MEK Signalweginhibitor (MEKi). Ein großes Problem für Lungenkrebspatienten ist die Chemotherapie induzierte Anämie, die aber mit Erythropoietin (Epo) behandelt werden kann. Leider wurde festgestellt, dass Epo auch eine stimulierende Wirkung auf den Tumor haben kann. Um zuverlässige und reproduzierbare Bedingungen zu ermöglichen, wurden Standardvorgehensweisen für die NSCLC Zelllinien H1975 und H838 etabliert. Es wurde gezeigt, dass Cisplatin Apoptose in H838 Zellen induziert. Bei der zusätzlichen Gabe von MEKi U0126 oder anderen klinisch relevanten MEKi wurde festgestellt, dass H838 Zellen durch einen Arrest in der Zellzyklusphase G1 vor der Apoptose gerettet werden können. Auch die Gabe von Epo konnte der Apoptose entgegen wirken. Um Unterschiede in der Epo induzierten Aktivierung des JAK2/STAT5 Signalweges von erythroiden Vorläuferzellen und H838 Zellen zu identifizieren, wurde ein mathematisches Modell etabliert. Von den 8 vorhergesagten zelltypspezifischen Parametern, wurde die SOCS3 mRNA Degradationsrate durch qRT-PCR experimentell validiert. Darüber hinaus wurde durch genomweite Expressionsanalyse gezeigt, dass TGF-β zur Hochregulierung von EMT Genen und der Herunterregulierung von Zellzyklusgenen in H1975 Zellen führte. Außerdem konnte gezeigt werden, dass der TGF-β Pseudorezeptor BAMBI in NSCLC herunter reguliert war und eine Rekonstitution in H1975 Zellen zu verminderter TGF-β Signalwegakivierung führte. Zusammenfassend wurde die Behandlung mit MEKi parallel zu Cisplatin als potenzielles Risiko für Lungenkrebspatienten identifiziert. Ferner wurde gezeigt, dass die EpoR Expression in NSCLC Zelllinien bei Epo Gabe zu einer verringerten Sensitivität gegenüber Cisplatin führt. Darüber hinaus wurde TGF-β als ein EMT induzierender Faktor in NSCLC bestätigt und BAMBI als ein potenzieller Tumorsuppressor in Lungenkrebs identifiziert. Diese Studien zeigen, dass molekulare Veränderungen die Wirkung von Therapeutika bestimmen können.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Klingmüller, Prof. Dr. Ursula
Date of thesis defense: 14 April 2015
Date Deposited: 21 May 2015 07:58
Date: 2015
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Dean's Office of the Faculty of Bio Sciences
Subjects: 570 Life sciences
About | FAQ | Contact | Imprint |
OA-LogoDINI certificate 2013Logo der Open-Archives-Initiative