Identifikation molekularer Karzinogenesefaktoren und diagnostischer Marker häufiger Tumorarten beim Hund

Abstract

Obwohl Tumoren eine der häufigsten Krankheits- und Todesursachen des Hundes dar-stellen, sind die meisten Aspekte ihrer Entstehung und Entwicklung bisher unbekannt. Ziel der in dieser Arbeit zusammengefassten Projekte war es deshalb, vertiefende Ein-blicke in die molekulare Karzinogenese kaniner Milchdrüsentumoren, Mastzelltumoren und kaniner kutaner Weichgewebesarkome zu erhalten, die eine verbesserte Diagnostik und langfristig auch neue Therapieansätze ermöglichen könnten. Mit den bisherigen diagnostischen Mitteln ist es momentan nur begrenzt möglich, die Metastasierung von Milchdrüsenkarzinomen vorherzusagen. Weiterhin sind die für die maligne Entartung dieser Tumorart relevanten Signalkaskaden und die meisten Aspekte ihrer Metastasierung bisher unbekannt. Mittels umfassender Trankriptom- und Prote-omuntersuchungen konnten im Rahmen dieser Arbeit komplexe mRNA- und Proteinex-pressionsmuster zur Identifikation metastasierender Milchdrüsenkarzinome selektiert werden. Ebenfalls konnte eine stufenweise Änderung der Proteinexpressionsmuster über alle Stadien der malignen Progression von Milchdrüsenkarzinomen nachgewiesen werden. In einem für die veterinärmedizinische Onkologie neuen Ansatz wurden wei-terhin Marker zum Nachweis zirkulierender Tumorzellen im peripheren Blut entwickelt, welche die bisherige Diagnostik kaniner Milchdrüsentumoren verbessern könnten. Für die Karzinogenese kaniner Mastzelltumoren ist bisher nur eine Mutation des Stammzellrezeptors KIT als ätiologische Komponente bestätigt worden. In der vorlie-genden Arbeit konnte zusätzlich die Expression des Interleukin-2-Rezeptors als poten-zieller Karzinogenesefaktor für Mastzelltumoren identifiziert werden. In einem Zellkul-turmodel der Tyrosinkinase-Inhibitor-Behandlung kaniner Mastzelltumorzellen konnten weiterhin zahlreiche Zielgene des KIT identifiziert werden. Unter diesen fanden sich verschiedene reaktiv erhöhte Signalkaskaden mit potenziell proliferationsaktivierender Funktion. Diese könnten somit potenzielle Therapieziele für eine effektivere Kombinati-onsbehandlung mit Tyrosinkinase- Inhibitoren darstellen. Weiterhin konnten mittels glo-baler Proteomanalyse Gene mit Einfluss auf die Stressresistenz und die Zellmotilität von Mastzelltumoren identifiziert werden. Einige dieser Proteine stellen bereits identifizierte Therapieziele humaner Tumoren dar und könnten für kanine Mastzelltumoren ein ähnliches Potenzial besitzen. Tumoren der Gruppe der kaninen, kutanen Weichgewebesarkome lassen sich allein anhand histologischer Kriterien nur schwer voneinander abgrenzen. Mittels cDNA-Mikroarray-Analyse konnten in dieser Arbeit mRNA-Marker für periphere Nervenschei-dentumoren eingegrenzt werden, deren Expression einen hochsensitiven und spezifi-schen Nachweis dieser Tumorart ermöglicht. Insgesamt konnten somit für drei der häufigsten kaninen Tumorarten durch die Anwen-dung neuester molekularer Methoden zahlreiche neue Erkenntnisse zu den Faktoren ihrer Entstehung und ihrer Entwicklung gewonnen werden. Diese Erkenntnisse wurden zum Teil bereits in dieser Arbeit zur Entwicklung neuer diagnostischer Ansätze genutzt und könnten in Zukunft auch zu neuen Therapieansätzen für diese Tumorarten beitra- gen.

Cancer is one of the most important lethal diseases for dogs. Nevertheless, most as-pects of the cause and development of canine cancer are still unkown. Aim of the pro-jects included in this thesis was therefore to obtain deeper insights into the molecular carcinogenesis of canine mammary tumors, mast cell tumors and canine cutaneous soft tissue sarcomas, which may allow for an improved diagnosis and new therapeutic approaches in the future. The prediction of metastatic disease of canine mammary carcinomas is difficult with the currently available diagnostic tools. Furthermore, carcinogenesis- associated signaling cascades and most aspects of their metastatic progress are unknown. In the present study, metastasis-associated, complex mRNA and protein expression patterns were identified using global transcriptome and proteome analysis. In addition, a stepwise change in the protein expression patterns during the different steps of malignant pro-gression of canine mammary tumors was observed. In an approach new to veterinary oncology, markers for circulating tumor cells in the peripheral blood of dogs with canine mammary tumors were identified and may serve as additional tools for an improved diagnosis of this tumor type. Mutations of the stem cell receptor KIT are the only confirmed etiologic factor for the development of canine mast cell tumors. In the present study, expression of the inter-leukin 2 receptor was identified as a potential factor of mast cell tumor carcinogenesis. In another project, numerous target genes of KIT were identified in a cell culture model of tyrosine kinase inhibitor treatment of mast cell tumors. These included several pro-proliferative signaling cascades with increased expression after inhibitor treatment. These cascades can now be considered potential targets for a more efficient combina-tion therapy with tyrosine kinase inhibitors. Global proteome analysis also identified genes with influence on the stress resistance and cell motility of canine mast cell tu- mors. Some of these genes are already therapy targets for the treatment of human tu-mors and may possess similar potential for canine mast cell tumors. Canine cutaneous soft tissue sarcomas are difficult to be differentiated into their sub-groups by histology alone. cDNA-microarray analysis performed in this study, however, identified several genes with specific expression in peripheral nerve sheath tumors and fibrosarcomas. RT-PCR assays for these genes were able to sensitively and specifically separate peripheral nerve sheath tumors from fibrosarcomas. In summary, application of modern molecular methods revealed new insights into fac-tors of carcinogenesis and development of three of the most important canine tumor types. These finding were already used for the development of new diagnostic tools in this study and may facilitate the development of new therapeutic approaches in the future. Similar work is well conceivable for other canine tumors or tumors of other spe-cies in subsequent projects.