Titelaufnahme

Titel
Investigation of human Schwann cells in nerve regeneration and neuroblastoma growth inhibition / submitted by Mag rer. nat. Tamara Weiss, BSc
Verfasser / VerfasserinWeiss, Tamara
Betreuer / BetreuerinAmbros, Peter
ErschienenWien, 2016
Umfangxiv, 116 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftMedizizinische Universität, Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Datum der AbgabeNovember 2016
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Schwann Zelle / neuroblastom
Schlagwörter (EN)Schwann cell / neuroblastoma
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-9006 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Investigation of human Schwann cells in nerve regeneration and neuroblastoma growth inhibition [8.23 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Das Neuroblastom (NB) ist der am häufigsten auftretende extrakraniale, solide Tumor im Kleinkindalter und ist verantwortlich für ca. 15% der Krebs assoziierten Todesfälle bei Kindern. Ein Kennzeichen von NBen ist ihre biologische Heterogenität. Diese ist mit unterschiedlichen klinischen Verläufen assoziiert, die von spontaner Rückbildung oder spontaner Ausreifung bis hin zu einem bösartigen Verlauf reichen. Die derzeitige Forschung fokussiert sich auf die genomischen Veränderungen, welche mit einer bösartigen Entwicklung dieser Tumoren assoziiert sind, wohingegen die Fachliteratur über die Biologie benigner NBe nur relativ gering ist. Diese prognostisch günstigen NBe zeigen spezielle genetische Voraussetzungen und weisen eine Überlebensrate von über 90% auf. Reife(nde) NBe bestehen aus NB-Zellen, die in mitotisch inaktive Ganglienzellen differenzieren/differenziert sind und weisen ein weiteres Charakteristikum auf, i.e., die Entwicklung eines Schwann-Zell (SZ) Stromas. Das Vorhandensein und die Menge der SZen im NB stellen einen wertvollen histo-pathologischen Faktor dar, der stark mit dem Tumorreifungsgrad und einer guten Prognose korreliert. Lange Zeit wurde angenommen, dass die SZen in reifen(den) NBen von neoplastischer Natur sind. Allerdings wurde diese Ansicht von Ambros et. al. revidiert, da die Autoren nachweisen konnten, dass die für ganglionär differenzierende und differenzierte NB-Zellen typischen numerischen chromosomalen Veränderungen nicht in den stromalen SZen vorhanden sind. Diese Erkenntnis setzt die Rekrutierung von SZen in den Tumor voraus und impliziert deren Kapazität auf diese genetisch günstigen NB-Zellen zu reagieren. Es war bekannt, dass SZen in enger Wechselwirkung mit Axonen stehen indem sie deren Integrität regulieren und entscheidend für deren Differenzierung während der neuronalen Entwicklung und der Nervenregeneration sind. Basierend auf diesem Wissen nahmen wir an, dass SZen im NB ihren physiologischen Funktionen nachkommen, welche letzten Endes die Differenzierung von NB-Zellen in spontan ausreifenden NBen zur Folge haben. Folgestudien konnten nachweisen, dass SZen nicht nur das Wachstum von genetisch günstigen, sondern auch von genetisch aggressiven NB-Zellen inhibieren können. Diese Wirkung von SZen auf aggressive NB-Zellen, die spontan nicht ausreifen können, brachte SZen als mögliches „Tumor-Therapeutikum“ für maligne NBe ins Gespräch. Daher ist es von großem Interesse die Interaktionsprozesse sowie die beteiligten Faktoren und Rezeptoren zwischen (Reparatur-) SZen und neuronalen/neuroblastären Zellen zu verstehen, um neue Herangehensweisen für die NB Therapie aber auch für die regenerative Medizin zu schaffen.

Die Charakteristika und Funktionen von humanen (Reparatur-) SZen waren bisher nicht umfassend erforscht. Deshalb beschäftigt sich das erste Manuskript dieser Dissertation mit der Etablierung von hoch-reinen SZ Kulturen und einer detaillierten Analyse des humanen Reparatur-SZ Phänotyps. Diese Studie präsentiert die ersten, umfassenden Expressionsprofile von humanen Reparatur-SZen und bietet neue Einblicke in deren Eigenschaften, die auch eine wesentliche Rolle der SZen in der NB Ausreifung bestärken. Infolgedessen liegt der Fokus im zweiten Manuskript auf der Identifizierung von SZ-exprimierten Faktoren, welche das Wachstum aggressiver NB-Zellen inhibieren. Dafür wurde die Ko-Kultivierungsmethode von primären humanen SZen und aggressiven NB-Zelllinien adaptiert. Wir konnten einen signifikanten Anti-NB Effekt im Hinblick auf Differenzierung und Proliferationshemmung in den meisten NB-Zelllinien nachweisen. Weiters haben Analysen von Überständen dieser Ko-Kulturen und Expressionsdaten von SZ und NB Proben Faktoren identifiziert, die wachstumshemmend und differenzierungs-induzierend auf NB-Zellen wirken. Zukünftige Studien werden die wirksamsten Faktoren evaluieren um NB-Zell Differenzierung und Zelltod therapeutisch induzieren zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

Neuroblastoma (NB) is the most common extracranial solid tumor during infancy and responsible for about 15% of pediatric cancer related deaths. A hallmark of NBs is their biological heterogeneity, which causes a unique clinical spectrum encompassing spontaneous regression or spontaneous maturation to malignant progression. Extensive research efforts are currently focusing to understand fundamental genomic alterations driving NB progression while literature about the evolution of favorable NBs remains scarce. Notably, favorable NB subtypes show certain genetic prerequisites and are associated with a survival rate of >90%. These tumors are able to spontaneously regress or mature into benign forms composed of NB cells differentiating into mitotically quiescent ganglionic-like cells. Moreover, maturing NB exhibit another characteristic, i.e., the development of a Schwann cell (SC) stroma. The presence and volume of SCs in NB is a valuable prognostic histo-pathological factor strongly correlating with the degree of tumor maturation and a good prognosis. A possible role of SCs in NB maturation remained unrecognized for a long time because of the scientific consensus on its neoplastic nature. Since SCs and ganglionic cells are neural crest derivates, the occurrence of SCs in maturing/mature NBs, besides ganglionic cells, was thought to represent the glial differentiation products from neoplastic neuroblastic progenitor cells. However, this view was revised after Ambros and colleagues revealed that numeric chromosome aberrations, which are typical for differentiating/differentiated NB cells, were absent in the stromal SC population. This finding provokes the postulation that SCs are attracted to the tumor, implicating non-neoplastic SCs to react to favorable NB cells. SCs were known to closely interact with neurons regulating axon integrity in the adult and differentiation during development but also during nerve regeneration. Furthermore, it was demonstrated that SCs are able to transform into dedicated repair cells with distinct functions essential to promote axonal re-growth after injury. Based on these findings, we supposed SCs to exert their physiological role, as the regulation of neuronal differentiation during development and nerve regeneration, on NB cells facilitating their differentiation during spontaneous NB maturation in vivo. Remarkably, subsequent studies demonstrated that SCs are not only able to impair the growth of favorable NB cells but also of aggressive NB cell lines, obtained from tumors lacking a spontaneous maturation capacity, encouraging a therapeutic potential of SCs. Hence, deciphering the factors and receptors involved in the signaling between (repair) SCs and neuronal/NB cells is of utmost interest for new approaches in NB therapy and regenerative medicine.

However, the characteristics and functional potential of human (repair) SCs were not yet comprehensively investigated. Thus, the first manuscript of this thesis involves the establishment of highly pure human SC cultures followed by a detailed analysis of their repair phenotype. This study revealed the first comprehensive expression profiles of human repair SCs and provided novel insights into associated features, also strengthening a vital role of SCs in NB maturation. Consequently, the second manuscript focused on the identification of SC expressed factors acting inhibitory on NB cell growth. By using an enhanced co-cultivation method of human primary SCs and aggressive NB cell lines, we demonstrated a significant anti-NB effect in terms of differentiation and proliferation in most NB cell lines. The analysis of co-cultivation supernatants together with expression data of SC and NB samples further identified several SC factors whose administration successfully promoted differentiation and impeded proliferation of NB cells in vitro. Future work will evaluate the most promising factors to induce NB cell differentiation and/or death therapeutically.