The most common and one of the more aggressive types of kidney cancer is clear cell renal cell carcinoma. It is characterized by sporadic occurrence, poor prognosis, and high resistance to therapies, which necessitates the discovery of new biomarkers for improving diagnostics and prognostics. The aim of the study was to identify a panel of genes whose mRNA is strongly upregulated in clear cell carcinoma tissue, in order to develop a qPCR detection assay based on their potential differential expression in the blood of cancer patients compared to healthy individuals. A further aim was to functionally characterize a novel gene in cell lines representing this cancer. The construction of the gene panel was performed by a bioinformatic analysis of several databases containing tissue (tumor and normal) and blood expression (from healthy individuals) of all genes in the genome. The presence of selected genes was tested in tissue and blood of patients and healthy individuals by RT-qPCR. CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat) /Cas9 system enabled the generation of stable knockout clones for a loss-of-function analysis, and RNA sequencing allowed for the global transcriptome analysis of the knockout condition, revealing the possible mechanism of action of the investigated gene. A ranked list of genes overexpressed in clear cell carcinoma tissue compared to adjacent normal kidney tissue was produced, among them CDK18 (cyclin-dependent kinase 18), CCND1 and LOX. Two genes, CDK18 and CCND1 were underexpressed in the blood of clear cell carcinoma patients, and LOX showed a tendency towards upregulation in metastatic compared to non-metastatic blood samples. CDK18 knockout in two renal cancer cell lines led to a reduced proliferation rate, possibly via effects on WDR77 and SOAT1, the former being downregulated, and the second showing a tendency towards downregulation in the knockout condition.
Die häufigste und eine der aggressiveren Formen von Nierentumoren ist das klarzellige Nierenzellkarzinom. Charakteristika sind sporadisches Auftreten, schlechte Prognose und hohe Therapieresistenz, und deswegen ist die Entdeckung neuer Biomarker zur Verbesserung von Diagnostik und Prognose erforderlich. Das Ziel der Studie war, eine Gruppe von Genen zu identifizieren, deren mRNA im klarzelligen Nierenzellkarzinom stark hochreguliert ist, um einen qPCR-Assay zu entwickeln, der auf ihrer potenziellen differenziellen Expression im Blut von Krebspatienten im Vergleich zu gesunden Personen basiert. Ferner sollte, ein neues Gen in Zelllinien, die diesen Tumor repräsentieren, funktionell charakterisiert werden. Methoden: Die Gruppe von Genen wurde durch bioinformatische Analyse mehrerer Datenbanken, die die Gewebe- und Blutexpression aller Gene enthalten, herausgefiltert. Die Expression von ausgewählten Genen wurde in Gewebe und Blut von Patienten und gesunden Personen durch RT-qPCR bestimmt. Das CRISPR/Cas9-System ermöglichte die Erzeugung von stabilen Knockout-Klonen für die Funktionsverlustanalyse, und die RNA-Sequenzierung ermöglichte die globale Transkriptomanalyse des Knockout-Zustands und die Aufdeckung des möglichen Wirkmechanismus des untersuchten Gens. Ergebnisse: Eine Rangliste von Genen, die in klarzelligem Nierenzellkarzinomgewebe im Vergleich zu benachbartem normalem Nierengewebe überexprimiert sind, wurde erstellt, darunter CDK18, CCND1 und LOX. Zwei Gene, CDK18 und CCND1, waren im Blut von Klarzellkarzinompatienten vermindert exprimiert, und LOX zeigt eine Tendenz zur Hochregulation bei metastatischen im Vergleich zu nicht-metastatischen Blutproben. CDK18 Knockout in zwei Nierenkrebszelllinien führte zu einer reduzierten Proliferationsrate, möglicherweise durch Effekte auf WDR77 und SOAT1, wobei das erste herunterreguliert war und das zweite eine Tendenz zur Herunterregulierung im Knockout-Zustand zeigte. Schlussfolgerungen: Diese Studie veranschaulicht die Schwierigkeit, tumorspezifische mRNAs im Blut nachzuweisen, und zeigte paradoxerweise eine verminderte Expression von zwei Genen im Blut von Klarzellkarzinompatienten entgegen der Überexpression im Gewebe. Die Studie konnte den Einfluss von CDK18 auf die Tumorzellproliferation belegen und einen möglichen Mechanismus dafür aufzeigen, der noch näher erforscht werden sollte.
