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Titel
Differential microRNA expression profiles of colorectal cancer patients in two Austrian regions and their functional characterisation / submitted by Marlies Moshammer
Verfasser / VerfasserinMoshammer, Marlies
Begutachter / BegutachterinMader, Robert
Erschienen2015
UmfangVII, 106 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Kolorektalkarzinom / mikroRNA / Österreich
Schlagwörter (EN)colorectal carcinoma / microRNA / Austria
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-1661 Persistent Identifier (URN)
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Differential microRNA expression profiles of colorectal cancer patients in two Austrian regions and their functional characterisation [3.45 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Das kolorektale Karzinom (KRK) ist eine der häufigsten Tumorentitäten und eine häufig mit Krebs assoziierte Todesursache der westlichen Welt. In der männlichen Bevölkerung stellt das KRK die am dritthäufigsten diagnostizierte Krebsart dar, bei Frauen wird das KRK am zweithäufigsten diagnostiziert. Die weltweite Situation des KRK entspricht den Erkrankungsraten in Österreich. Beim Vergleich der durch das KRK verursachten österreichischen Mortalitätsraten ist ein bedeutender Unterschied zwischen dem Osten und dem Westen des Landes in Form eines Ost-West-Gefälles auffällig. Neben der kulminierenden Mortalität in Niederösterreich (NÖ) weist Vorarlberg (Vbg) um etwa 20-25% geringere Mortalitätsraten auf. Aufgrund fehlender Erklärungsansätze für dieses Phänomen wurde die Hypothese generiert, dass die differierenden Mortalitätsraten des KRK zumindest teilweise auf unterschiedliche mikroRNA Expressionsprofile zurückzuführen sind.

mikroRNA (miR) sind eine Gruppe von Tumorbiomarkern im KRK sowie auch in anderen Krebsarten, da ihre Expressionen oftmals bereits in frühen Stadien der malignen Tumorigenese dysreguliert sind. Das primäre Ziel der Studie war der Vergleich von microRNA Expressionsprofilen in FFPE Patientenproben (pT2) aus NÖ und Vbg mit Hilfe von mikroRNA-Mikroarray Technologie.

Dieser Vergleich ergab differierende Expressionen von drei neuen microRNA, die unserem Wissen nach bisher noch nicht im Zusammenhang mit KRK beschrieben sind. miR-4695-3p zeigte in Vorarlberger Patienten verglichen zur Niederösterreichischen Vergleichspopulation geringere Expressionswerte. Zwei weitere microRNA wurden in den Vorarlberger Proben als geringer exprimiert detektiert, dies jedoch mit p Werten knapp über der Signifikanzgrenze von 0.05. Das zweite weiterführende Studienziel war die funktionelle Charakterisierung dieser bisher unbekannten microRNA in vitro, um damit potentielle prognostische und prädiktive microRNA-Biomarker beschreiben zu können.

Dafür wurde ein Zellkulturmodell bestehend aus drei Kolonkarzinomzelllinien herangezogen: CaCo2, SW480 und HT29 Zellen. Die funktionelle Analyse der miR-Kandidaten miR-4695-3p und miR-3182 ergab signifikante Effekte beider microRNA auf die DNA-Syntheserate nach transienter Transfektion von microRNA-mimic Sequenzen. miR-4695-3p bewirkte eine erhöhte Syntheserate in SW480 und HT29 Zellen, miR-3182 führte in allen drei Zelllinien zu einer Steigerung der DNA Synthese (bis zu 20% bzw. 25%).

Weitere funktionelle Testungen der beiden microRNA zeigten keinen Einfluss auf die zelluläre Sensitivität der Zellen gegenüber einer Vielzahl von zytotoxischen Substanzen sowie oxydativem Stress, auch die Zellzyklusverteilung wurde durch keine der beiden microRNA beeinflusst.

Aufgrund dieser Ergebnisse vermuten wir, dass eine hohe Expression von miR-4695-3p und miR-3182 im kolorektalen Tumorgewebe von Nachteil für die betroffenen Patienten ist. Weitere Studien sind jedoch notwendig, um die Rolle dieser DNA Synthese aktivierenden microRNA als mögliche prognostische und prädiktive Biomarker zu definieren.

Zusammenfassung (Englisch)

Colorectal cancer (CRC) is one of the most frequent cancer entities and a common cause of cancer-related death in the western world. CRC is the third most common diagnosed cancer type in male and the second most common in the female population. This worldwide situation of colorectal cancer is in accordance with the disease rates in Austria. The comparison of mortality rates caused by CRC in Austria reveals a major difference in rate distribution between the east and the west of the country with the presence of an east-west divide. While a culmination of mortality is observed in Lower Austria (LA), Vorarlberg (Vbg) exhibit approximately 20-25% lower mortality rates. Based on missing explanatory approaches for this phenomenon, the hypothesis was developed that differential CRC mortality rates may at least in part be attributed to differential microRNA expression profiles. microRNA (miR) function as a class of tumour biomarkers in CRC as well as in other cancer types as their expression is often dysregulated already in early stages of malignant tumourigenesis. The study's first aim was the comparison of miR expression profiles of CRC (pT2) FFPE tissue samples of patients from Lower Austria and Vorarlberg using microRNA microarray technology. With this approach differential expression of three new microRNA, that to our knowledge have not previously been reported in association with CRC has been detected. miR-4695-3p was significantly lower expressed in patients of Vbg compared to those of LA. The expression of two further microRNA, i.e. miR-3182 and miR-4301, was lower in Vbg patients, although statistical significance was not achieved. The second study aim was the subsequent functional characterisation of these unknown microRNA with in vitro studies aiming at the description of potential prognostic and predictive microRNA biomarkers. The cell culture model used for this purpose consisted of three colon carcinoma cell lines: CaCo2, SW480 and HT29 cells. Functional analysis of candidate microRNA miR-4695-3p and miR-3182 revealed a significant effect of both microRNA on DNA synthesis rate after transient transfection using microRNA mimics. miR-4695-3p increased DNA synthesis in SW480 and HT29 cells, miR-3182 led to enhanced DNA synthesis in all three cell lines (up to 20% and 25%, respectively). Further functional evaluation of both microRNA showed no impact on cellular sensitivity towards a variety of cytotoxic drugs or oxidative stress as well as cell cycle distribution. Due to these results we suggest that high expression levels of miR-4695-3p and miR-3182 in colorectal cancer tissue might be of disadvantage for affected patients. Further studies are necessary to define the role of these DNA synthesis driving microRNA as putative prognostic and predictive biomarkers.