title: Die Expression tumorkorrelierter mikroRNAs und ihrer potenziellen Ziel-Gene APAF1 und HMGA2 in Lungenkarzinomen und Lymphknotenmetastasen
title: The expression of tumor-correlated microRNAs and their potential target genes APAF1 and HMGA2 in lung carcinomas and lymph node metastases
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Tieck, Jannis
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2022
Subjects: Medical sciences Medicine
Medizin

description: MiRNAs are single-stranded, non-coding and approximately 22 nucleotide-long RNAs being able to affect almost all cellular processes such as growth, differentiation and apoptosis, by translational inhibition or degradation of their target mRNA. They have been increasingly studied over the last 20 years, as they have been shown in the literature to be valid biomarkers of a wide variety of diseases including cancer. Lung carcinomas are among the most commonly diagnosed malignant neoplasms and account for the most cancer-related deaths worldwide. Despite state-of-the-art therapies, the prognosis of lung cancer is often poor and therefore requires new concepts for early detection, diagnosis and therapy. MiRNAs offer great potential in this regard, as many studies have already shown that numerous miRNAs exhibit an altered expression in lung carcinomas, are involved in carcinogenesis and metastasis, and may correlate with TNM stage and patient prognosis. In the present dissertation, the expression of miRNAs miR-19a, miR-19b, miR-21-1, miR-30-5p, let-7b-5p, and let-7f-5p and their potential targets HMGA2 and APAF1 was investigated in lung carcinoma and lymph node metastasis compared to healthy tissue. Formalin-fixed and paraffin-embedded (FFPE) samples from 31 patients operated at the University Hospital of Marburg between 2000 and 2004 were collected. Twenty-eight lung carcinoma samples, 16 lymph node metastasis samples, 14 healthy lung samples, and 12 healthy lymph node samples were included in the study. After RNA isolation, four pools were created from the samples, which contained all samples in the group in equal amounts. The expression of miRNAs and mRNAs was measured by quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction. The expression of miRNAs in lung carcinoma was compared with their expression in healthy lung tissues. The expression of miRNAs in lymph node metastasis was compared to healthy lung and lymph node tissue. Hsa-miR-19a and hsa-miR-19b did not show significantly altered expression in lung cancer tissues. Instead, they showed a strong downregulation in lymph node metastasis tissues compared to healthy lung and lymph node tissues. The expression of hsa-miR-30a-5p was unchanged in lung carcinoma tissues. Its expression was down regulated in lymph node metastasis tissues compared to healthy lung tissues and up regulated compared to healthy lymph node tissues. Hsa-miR-21-1 showed a strong downregulation in lung carcinoma samples and a strong upregulation in lymph node metastases compared with healthy lymph node tissue. Hsa-let-7b-5p exhibited significant downregulation in lung carcinoma tissues, whereas no altered expression of hsa-let-7f-5p was detected. 62 However, both hsa-let-7b-5p and hsa-let-7f-5p showed a significant upregulation in lymph node metastasis tissues compared to healthy lung and lymph node tissues. The potential target (of miRNAs hsa-miR-19a, hsa-miR-19b, and hsa-miR-21-1) APAF1 exhibited a significant downregulation in lung cancer tissues and a significant upregulation in lymph node tissues. APAF1 did not correlate with any of the predicted miRNAs in lung cancer tissues. An inverse correlation between APAF1 and hsa-miR-19a and hsa-miR-19b was found in lymph node metastasis tissues compared to healthy lymph node tissues. The potential target (of miRNAs hsa-let-7b-5p and hsa-let-7f-5p) HMGA2 was found upregulated in lung cancer tissues and in lymph node metastasis tissues compared to healthy lung, but its expression was stable in comparison to healthy lymph node tissues. Thus, it inversely correlated with the expression of hsa-let-7b-5p in lung carcinoma tissue but not with hsa-let-7f-5p. Because HMGA2 did not show altered expression in lymph node metastases compared with healthy lymph node, it did not correlate with either miRNA. The study performed provides an overview of the expression of miRNAs in lung carcinomas and in lymph node metastases. The exploration of the expression profiles in primary tumor and metastasis could provide a better understanding of lung tumorigenesis and metastasis and enable a better diagnosis and therapy in the future. Further studies will enable to validate the results presented here and to highlight the miRNA expression profile in lymph node metastases. Thus providing better insight into the pathogenesis of lung cancer metastasis.
description: MiRNAs sind einsträngige, nicht kodierende und ungefähr 22 Nukleotide lange RNAs, die durch Translationshemmung oder Abbau ihrer Ziel-mRNA beinahe sämtliche Prozesse einer Zelle, wie Wachstum, Differenzierung und Apoptose, beeinflussen können. Sie sind in den letzten 20 Jahren vermehrt erforscht worden, da sie sich in der Literatur zunehmend als valide Biomarker verschiedenster Erkrankungen und insbesondere Tumoren bewiesen haben. Lungenkarzinome zählen zu den am häufigsten diagnostizierten malignen Neoplasien und sorgen zudem für die meisten Tode aufgrund eines Tumorleidens weltweit. Trotz modernsten Therapien ist die Prognose des Lungenkarzinoms häufig schlecht und bedarf daher neuer Konzepte zur Früherkennung, Diagnostik und Therapie. MiRNAs bieten hierbei großes Potenzial, da bereits in vielen Studien gezeigt werden konnte, dass zahlreiche miRNAs in Lungenkarzinomen eine veränderte Expression aufweisen, an der Karzinogenese und Metastasierung beteiligt sind und mit dem TNM-Stadium und der Prognose der Patienten korrelieren können. In der vorliegenden Dissertation wurde die Expression der miRNAs miR-19a, miR-19b, miR-21-1, miR-30-5p, let-7b-5p und let-7f-5p und ihrer potenziellen Targets HMGA2 und APAF1 in Lungenkarzinomen und Lymphknotenmetastase im Vergleich zum gesunden Gewebe untersucht. Dazu wurden Formalin-fixierte und in Paraffin eingebettete (FFPE) Proben von 31 Patienten, die zwischen 2000 und 2004 an der Universitätsklinik Marburg operiert wurden, verwendet. Es wurden 28 Lungenkarzinomproben, 16 Lymphknotenmetastasenproben, 14 gesunde Lungenproben und 12 gesunde Lymphknotenproben in die Studie eingeschlossen. Nach der RNA-Isolierung wurden vier Pools aus den Proben erstellt, die sämtliche Proben der Gruppe in gleicher Menge enthielten. Die Expression der miRNAs und mRNAs wurde anschließend durch quantitative Real-Time reverse-Transkriptase Polymerase-Kettenreaktion gemessen. Im Ergebnisteil wurden die Expression von Lungenkarzinomen mit der Expression von gesunder Lunge, die Expression zwischen gesundem Lymphknoten und gesunder Lunge und die Expression zwischen Lymphknotenmetastasen und gesundem Lungen- und Lymphknotengewebe ausgewertet. Hsa-miR-19a und hsa-miR-19b zeigten in Lungenkarzinomgewebe keine signifikant veränderte Expression, jedoch eine starke Runterregulation in Lymphknotenmetastasengewebe im Vergleich mit gesundem Lungen- und Lymphknotengeweben. Die Expression von hsa-miR-30a-5p war in Lungenkarzinomgewebe unverändert, aber die Expression in Lymphknotenmetastasengewebe war im Vergleich zu gesundem Lungengewebe runterreguliert und im Vergleich zu gesundem Lymphknotengewebe hochreguliert. Hsa-miR-21-1 zeigte eine starke Runterregulation in Lungenkarzinomproben und 60 eine starke Hochregulation in Lymphknotenmetastasen im Vergleich zu gesundem Lymphknotengewebe. Hsa-let-7b-5p wies eine signifikante Runterregulation in Lungenkarzinomgewebe auf, wohingegen von hsa-let-7f-5p keine veränderte Expression nachgewiesen werden konnte. Sowohl hsa-let-7b-5p als auch hsa-let-7f-5p zeigten jedoch eine signifikante Hochregulation in Lymphknotenmetastasengewebe im Vergleich zu gesundem Lungen- und Lymphknotengewebe. Das potenzielle Target (der miRNAs hsa-miR-19a, hsa-miR-19b und hsa-miR-21-1) APAF1 wies eine signifikante Runterregulation in Lungenkarzinomgewebe und eine signifikante Hochregulation in Lymphknotengewebe auf. APAF1 korrelierte mit keiner der vorhergesagten miRNAs in Lungenkarzinomgewebe, jedoch bestand eine inverse Korrelation zwischen hsa-miR�19a und hsa-miR-19b in Lymphknotenmetastasengewebe im Vergleich zu gesundem Lymphknotengewebe. Das potenzielle Target (der miRNAs hsa-let-7b-5p und hsa-let-7f-5p) HMGA2 war in Lungenkarzinomgewebe und in Lymphknotenmetastasengewebe im Vergleich zu gesunder Lunge hochreguliert, im Vergleich zu gesundem Lymphknotengewebe jedoch unverändert exprimiert. Somit korrelierte es umgekehrt mit der Expression von hsa-let-7b-5p in Lungenkarzinomgewebe, mit hsa-let-7f-5p jedoch nicht. Da HMGA2 in Lymphknotenmetastasen im Vergleich zu gesundem Lymphknoten keine veränderte Expression aufwies, korrelierte es mit keinem der beiden miRNAs. Die durchgeführte Studie liefert einen Überblick über die Expression von miRNAs in Lungenkarzinomen und insbesondere der Expression in Lymphknotenmetastasen. Die Erforschung dieser Expressionsprofile trägt dazu bei, die Entstehung der Lungentumore und Metastasenbildung besser zu verstehen und in Zukunft eine bessere Diagnostik und Therapie zu ermöglichen. Nachfolgende Studien können dazu genutzt werden, die hier vorgelegten Ergebnisse zu validieren und das miRNA Expressionsprofil in Lymphknotenmetastasen weiter zu untersuchen, da dies bisher kaum erfolgt ist und so ein besserer Einblick in die Pathogenese der Metastasierung von Lungenkarzinomen erlangt werden kann.