title: Expressionsanalyse für die tumorassoziierten Gene IL13Rα2, OLIG2 und DBCCR1 in diffusen und anaplastischen Astrozytomen, sowie Glioblastomen und deren Rezidiven
title: Expression-analysis for the tumorassociated genes IL13Rα2, OLIG2 and DBCCR1 in diffuse and anaplastic astrocytomas as well as in gliobastomas and recurrent glioblastomas
Creators: name: Kalk, Jens-Martin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Astrozytom
OLIG2
Messenger-RNS
Medizin, Gesundheit
IL13Rα2
semiquantitative real-time pcr
Glioblastom
messenger-RNA
DBCCR1
glioblastoma
astrocytoma

description: Objective: Due to their limited
      therapy options and comparatively poor clinical prognosis the
      type and timing of appearance of genetic alterations in the
      course of oncogenesis of astocytic tumors is of great
      scientific interest. In this thesis an expression analysis of
      the tumor-associated genes IL13Rα2, OLIG2 and DBCCR1 was
      performed on diffuse and anaplastic astrocytomas as well as
      on glioblastomas and recurrent glioblastomas. IL13Rα2 encodes
      for a 65 kDa protein which forms one of the possible subunits
      of the interleukin-13 receptor and is highly expressed on
      various kinds of human tumor cells. One of the functions of
      the IL13Rα2 chain is the one of a blind-receptor for
      interleukin-4. Since the interaction of IL-4 with its regular
      receptor has a negative effect on cell-proliferation, a high
      IL13Rα2 expression causes a reduction of this effect. In
      addition IL13Rα2 binds IL-13 with a very high affinity which
      makes it a target-structure for a specific chemotherapy with
      a fusion-protein consisting of IL-13 and a pseudomonas
      exotoxin. The gene OLIG2 encodes for a basic helix-loop-helix
      transcription-factor which has an important function during
      the differentiation of motoneurons as well as
      oligodendrocytes and astrocytes from the neuronal progenitor
      cells. OLIG2 inhibits the complex formation between the
      transcription-coactivator p300 and STAT3. This leads to a
      reduced GFAP expression, since GFAP is an important promoter
      of astrocyte differentiation a high OLIG2 expression has a
      negative effect on astrocyte proliferation. DBCCR1 has a
      proposed function as a tumorsuppressor gene. Especially in
      bladder cancer a deletion or functional inactivation of this
      gene has been observed. DBCCR1 seems to affect the cell
      cycle. Re-inducing the expression of this gene for example in
      bladder-cancer cells has lead to an accumulation of cells in
      the G1-phase of the cell cycle and a reduction of cells in
      the S- and G2/M-phase. Material and Methods: Research was
      conducted on a total of 51 native tumor-samples, 6 of them
      were diffuse astrocytomas, 11 were anaplastic astocytomas, 23
      were primary glioblastomas and 11 were recurrent
      glioblastomas after previous resection and treatment with
      radiation (60 Gy) and chemotherapy with Nimustine (ACNU) and
      Teniposid (VM26). A relative quantification of the mRNA
      expression was performed by real-time PCR analysis using the
      ABI™ PRISM 7700 and Qiagen QuantiTect© SYBR Green PCR kits.
      Statistical significance of differences in the expression
      levels between the different tumor grades was evaluated using
      the independent samples T-test. Results: Statistical
      evaluation of the collected data showed a significantly
      reduced IL13Rα2 expression in recurrent glioblastomas
      compared with untreated primary glioblastomas. The combined
      data of the untreated anaplastic astrocytomas and primary
      glioblastomas showed a significant difference in expression
      compared to the recurrent glioblastomas as well. OLIG2
      expression in anaplastic astrocytomas was significantly
      higher than in all other tumor-grades, but the comparison of
      the other groups showed no significant differences. The
      results for the DBCCR1 expression in the different
      tumor-grades did not reveal any statistically relevant
      differences. Conclusion: The results of this thesis do not
      point towards an involvement of IL13Rα2 in the malignant
      progress from diffuse astrocytomas to glioblastomas. But the
      significantly reduced expression of IL13Rα2 in recurrent
      glioblastomas after combined radiation and chemotherapy imply
      a possible contribution of this gene to the formation of
      recurrent tumors. In this case IL13Rα2 could serve as a
      protective factor against tumor-specific therapy and / or
      lead to higher proliferation-rate of the malignant cells. The
      significantly higher OLIG2 expression in anaplastic
      astrocytomas compared to all other tumor-grades supports the
      histomorphological heterogeneity of these malignomas. On the
      other hand the expression-level of OLIG2 could possibly serve
      as a prognostic marker for the expectable clinical success of
      chemotherapy. As a gene involved into differentiation
      processes OLIG2 can be found especially in oligodendrocytes.
      Since oligodendroglioma in general show a better response to
      chemotherapy than other gliomas, it is possible that
      anaplastic astrocytes with a high OLIG2 expression show a
      better reaction to this kind of therapy as well. The absence
      of statistically significant differences between the DBCCR1
      expression in the examined tumor-samples points towards a
      missing function of this gene in the oncogenisis of
      astrocytic tumors in contrast to its role in
      bladder-cancer.
description: Hintergrund: Aufgrund ihrer
      begrenzten Therapiemöglichkeiten und vergleichsweise
      schlechten klinischen Prognose, ist gerade bei astrozytären
      Tumoren die Art und zeitliche Abfolge von genetischen
      Alterationen im Rahmen der Onkogenese von großem Interesse.
      In der vorliegenden Arbeit wurde eine Expressionsanalyse für
      die tumorassoziierten Gene IL13Rα2, OLIG2 und DBCCR1 in
      diffusen und anaplastischen Astrozytomen, sowie Glioblastomen
      und deren Rezidiven durchgeführt. IL13Rα2 kodiert für ein 65
      kDa Protein, welches eine der möglichen Untereinheiten des
      Interleukin 13-Rezeptors darstellt und vor allem auf humanen
      Tumorzellen unterschiedlicher Dignität exprimiert wird.
      IL13Rα2 fungiert dabei unter anderem als Blindrezeptor für
      Interleukin 4, da IL-4 bei Interaktion mit dem IL-4 Rezeptor
      proliferationshemmend wirkt, fehlt dieser Einfluss
      entsprechend bei starker Expression von IL13Rα2. Zusätzlich
      wird IL13Rα2 aufgrund seiner hohen Affinität zu IL-13 als
      Zielstruktur für eine spezifische Chemotherapie aus einem
      Fusionsprotein aus IL-13 und einem Pseudomonas-Exotoxin
      verwendet. Das Gen OLIG2 kodiert für einen basic
      helix-loop-helix Transkriptionsfaktor, für den eine wichtige
      Funktion bei der Differenzierung von Motoneuronen, sowie
      Oligodendrozyten und Astrozyten aus neuroepithelialen
      Vorläuferzellen nachgewiesen wurde. OLIG2 verhindert die
      Komplexbildung zwischen dem Transkriptions-Coaktivator p300
      und STAT3, was zu einer Reduktion der GFAP-Expression führt.
      Da GFAP ein wichtiger Promotor der Astrozytendifferenzierung
      ist, führt eine hohe OLIG2-Expression entsprechend zu einer
      verminderten Astrozytenproliferation. DBCCR1 wird eine
      Funktion als Tumorsuppressorgen zugesprochen, da gerade in
      Harnblasentumoren eine Deletion oder funktionelle
      Inaktivierung dieses Gens beobachtet werden konnte. Dabei
      scheint DBCCR1 Einfluss auf den Zellzyklus zu nehmen, eine
      Expression führt z.B. bei Harnblasenkarzinomzellen zu einer
      Akkumulation von Zellen in der G1-Phase des Zellzyklus und
      eine Verminderung von Zellen in der S und G2/M-Phase.
      Material und Methoden: Die Expressionsanalyse wurde an
      insgesamt 51 nativen Tumorproben durchgeführt, dabei handelte
      es sich um 6 diffuse Astrozytome, 11 anaplastische
      Astrozytome, 23 primäre Glioblastome und 11 Rezidive eines
      Glioblastoms nach vorangegangener Resektion, sowie Radiatio
      mit 60 Gy und Chemotherapie mit Nimustine (ACNU) und
      Teniposid (VM26). Es wurde eine relative Quantifizierung der
      mRNA-Expression mittels Real-Time PCR unter Zuhilfenahme des
      ABI™ PRISM 7700 und des Qiagen QuantiTect© SYBR Green PCR
      kits vorgenommen. Die statistische Auswertung der gewonnenen
      Daten erfolgte mit Hilfe des T-Tests für unabhängige
      Stichproben. Ergebnisse: Die statistische Auswertung der
      gewonnenen Daten ergab eine signifikant niedrigere
      IL13Rα2-Expression in Glioblastomrezidiven verglichen mit
      unbehandelten primären Glioblastomen. Insgesamt ergab der
      Vergleich zwischen behandelten und unbehandelten Tumoren (AA
      und GBM) ebenfalls einen statistisch signifikanten
      Expressionsunterschied. Die OLIG2-Expression in
      anaplastischen Astrozytomen war in Relation zu allen anderen
      Tumorgraden signifikant erhöht, wobei sich zwischen den
      übrigen Graden keine signifikanten Unterschiede ergaben. Die
      DBCCR1-Expression zeigte im Hinblick auf Unterschiede
      zwischen den einzelnen Tumorgraden keine statistische
      Signifikanz. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der
      vorliegenden Arbeit ergeben keine Hinweise für eine
      Beteiligung von IL13Rα2 bei dem malignen Progress von
      diffusen Astrozytomen zu Glioblastomen. Die signifikant
      niedrigere IL13Rα2-Expression in Glioblastomrezidiven nach
      Radiochemotherapie deutet jedoch auf eine mögliche Rolle
      dieses Gens bei der Rezidivtumorbildung hin. IL13Rα2 könnte
      dabei zum einen als protektiver Faktor gegenüber der
      tumorspezifischen Therapie dienen, zum anderen besteht die
      Möglichkeit, dass die reduzierte IL13Rα2-Expression zu einer
      verstärkten Proliferation der Tumorzellen führt. Die
      signifikant erhöhte OLIG2-Expression in anaplastischen
      Astrozytomen im Vergleich mit allen anderen Tumorproben
      unterstreicht auf der einen Seite die histomorphologische
      Heterogenität dieser Malignome, auf der anderen Seite könnte
      das Expressionslevel von OLIG2 eine Aussage über den zu
      erwartenden Therapieerfolg einer Chemotherapie ermöglichen.
      OLIG2 ist als Differenzierungsgen vor allem in
      Oligodendrozyten zu finden. Da Oligodendrogliome in der Regel
      ein besseres Ansprechen auf Chemotherapeutika aufweisen, ist
      es denkbar, dass auch als anaplastische Astrozytome
      eingestufte Tumore mit hohem OLIG2-Expressionslevel besser
      auf diese Therapie ansprechen. Das Fehlen signifikanter
      Unterschiede zwischen der DBCCR1-Expression in den hier
      untersuchten Tumorproben legt die Schlussfolgerung nahe, dass
      dieses Gen anders als in Harnblasentumoren wohl keine Rolle
      bei der Onkogenese astrozytärer Tumoren spielt.