Eine frühe Diagnose mit einer daraus resultierenden rechtzeitigen Behandlung einer Krebserkrankung sind die entscheidenden Schritte für eine verbesserte Überlebensrate. Eine innovative Strategie stellt die zielgerichtete Tumordiagnose und -therapie dar. Dabei kommen tumorbindende Moleküle, die entweder an ein signalgebendes oder therapeutisches Agens gekoppelt werden können, zum Einsatz. Als Zielstrukturen solcher tumorbindenden Moleküle wurde in vorliegender Arbeit der Orexinrezeptor 1 (OXR1), ein G-Protein gekoppelter Rezeptor (GPCR), auf die Eignung als Zielstruktur zur Behandlung von gastrointestinalen Tumoren hin untersucht. Weiter wurde die endogene Expression des OXR1 in humanen Tumorzelllinien nachgewiesen und OXR1-vermittelte Effekte untersucht. In dieser Arbeit konnte das erste Mal an humanen Gewebeschnitten gezeigt werden, dass der humane OXR1 in 90 % der Ösophaguskarzinome, und in 86 % der pankreatischen Adenokarzinome und pankreatischen NETs stark exprimiert war. Darüber hinaus wurde der Rezeptor in 100 % der untersuchten kolorektalen Karzinome immunhistochemisch detektiert. Insbesondere in 93 % der untersuchten Plattenepithelkarzinome des Ösophagus wurde eine hohe OXR1 Dichte detektiert, wobei die Expression nicht mit dem Stadium der Tumorerkrankung der Patienten assoziiert war. Der OXR1 war ebenfalls im Plattenepithel des gesunden Ösophagus vorhanden, jedoch zeigte die semi-quantitative Auswertung der Gewebeschnitte, dass die Rezeptordichte in 70 % der Plattenepithelkarzinome des Ösophagus höher oder mindestens gleich im Vergleich zum normalen Ösophagus war. Entsprechend wurde auf RNA und Proteinebene eine Expression des Rezeptors in humanen Tumorzelllinien (in 70 % der ösophagealen, in 70 % der kolorektalen, in 100 % der pankreatischen Tumorzelllinien) detektiert. Abschließend ließ der Nachweis des OXR1 in subkutanen Xenograft-Tumorschnitten auf die Erhaltung des Zielrezeptors im Mausmodell schließen. Diese Beobachtungen machen den OXR1 zu einem vielversprechenden Zielrezeptor für die gerichtete Tumordiagnostik und -therapie. Vorversuche der in vivo Bildgebung im Mausmodell mit NIR gekoppeltem OXA waren nur in 20 % erfolgreich, was der geringen Stabilität des nativen OXA zu Grunde liegen könnte. Funktionelle Untersuchungen der OXR1 endogen exprimierenden humanen Tumorzelllinien zeigten keinen Einfluss von OXA auf das Wachstums- oder Apoptoseverhalten der Zellen. Dies schließt die Einsetzung des OXA als wachstumshemmendes Therapeutikum aus, unterstützt jedoch die Anwendung als Leitstruktur für eine gerichtete Tumordiagnostik und -therapie. Die OXR-vermittelte Signaltransduktion wurde mittels der Ca2+-Mobilisierung, cAMP Konzentrationsmessung und Internalisierungsversuchen untersucht, um die Funktionalität der Rezeptoren nachzuweisen. Hierbei konnten in einigen Tumorzelllinien unterschiedliche OXR1-induzierte Effektorsysteme nachgewiesen werden, welche auf die Funktionalität der OXR1 hinwiesen. Zusammenfassend präsentieren die vorliegenden Ergebnisse der funktionellen Untersuchungen und insbesondere der Expressionsanalysen den OXR1 als eine vielversprechende molekulare Zielstruktur für die gerichtete Tumordiagnostik und -therapie in Tumoren des GIT.
Early diagnosis and therapy are essential for improving the survival rate of cancer patients. One innovative strategy is demonstrated by targeted tumordiagnosis and -therapy. Here key structure binding molecules, which bind specifically to their target, are labeled either to a signal-producing or therapeutic agent. This work investigated the evaluation of the orexinreceptor 1 (OXR1), a G protein-coupled receptor (GPCRs), for the intended use as a target structure of gastrointestinal tumors. In addition human tumor cell lines, endogenously expressing OXR1, were identified to study OXR1 mediated effects. This work demonstrated for the first time the expression of the OXR1 in 90% of the human esophageal tumor tissue samples and in 86% of the pancreas adenocarcinoma und pancreatic NETs which were investigated. Moreover in 100% of the colorectal carcinoma this receptor was detected by immunhistochemistry. Notably, 93% of the investigated esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) represented a high density of OXR1, while the OXR1 expression did not correlate with the tumor stage. The OXR1 expression was also found in normal esophageal tissue, however 70% of the esophageal squamous cell carcinoma showed a higher or equal expression profile in comparison to the normal tissue. Accordingly the receptor could be detected in human tumor cell lines (in 70% of the esophageal, in 70% of the colorectal and in 100% of the pancreatic tumor cell lines) on RNA and protein levels. Finally, the staining of subcutaneous Xenograft-tumor slices showed the availability of the maintaining structure in mouse model. These results demonstrate that OXR1 is a promising target for targeted tumordiagnosis and -therapy of ESCC and perhaps pancreatic and colorectal cancer. Preliminary results of in vivo imaging in mice using NIR labeled OXA were successful only in 20 %, perhaps due to the low OXA stability. Analyzing the OXR1-mediated effects in human tumor cell lines endogenously expressing the OXR1, no influence of OXA on proliferation and apoptosis could be detected. This excludes the use of OXA as anti- proliferative therapeutic. To show the functionality of the endogenously expressed receptor, OXR1-induced signaling was reviewed measuring Ca2+-mobilization, change of intracellular cAMP and ligand internalization. Some tumor cell lines activated different OXR1-mediated effector systems, demonstrating a functionally active OXR1 in these cell lines. In conclusion, the results from the functional- and in particular from the expression- analysis represents OXR1 as an promising target structure for targeted tumordiagnosis and -therapy approaches of carcinomas of the gastrointestinal tract.
