Einleitung Bei Patientinnen mit high-grade serösen Ovarialkarzinomen (HGSOC) ist das Rezidiv ein häufiger und prognostisch negativer Faktor, dessen Mechanismen nur unzureichend verstanden sind. Ziel dieser Studie war es daher, die biologischen Unterschiede basierend auf RNA- und Proteinanalysen zwischen primären und rezidivierten HGSOCs zu analysieren und anschließend in einem aufwendigen mehrschrittigen Selektionsprozess mögliche Protein-Biomarkern zu identifizieren. Methoden Gepaarte Proben von 19 Primär- und Rezidivtumoren von HGSOC- Patientinnen wurden mittels NGS-basierter gezielter RNA-Sequenzierung analysiert. Anschließend folgte ein mehrstufiger Selektionsprozess, in dem die Zuordnung differenziell exprimierter Gene (DEG) dieser zwei Gruppen und eine in-silico Kaplan- Meier-Plotter-Analyse anhand eines öffentlich zugänglichen Datensatzes erfolgte. Interessante Biomarker, die mit diesem Verfahren gefunden wurden, wurden dann auf der Proteinebene durch Immunhistochemie (IHC) validiert, wobei gepaarte Proben von 44 Patientinnen und Primärtumorproben von 504 HGSOC-Patientinnen verwendet wurden. Eine digitale pathologische Bildanalyse wurde teilautomatisiert mithilfe des Programms QuPath durchgeführt. Die Proteinexpressionsniveaus wurden sowohl im Tumorkompartiment als auch in der Mikroumgebung des Tumors bewertet. Ergebnisse Auf der Grundlage der RNA-Sequenzierung ergab die DEG-Analyse 233 DEG (adj.p ≤0,05, log2FC>0,8). Siebenunddreißig dieser Gene erwiesen sich als Prädiktoren für das PFS (p<0,00021459; Bonferroni), 23 zudem ebenfalls für das Gesamtüberleben (p <0,05). Sieben Marker (AHRR, COL5A2, FABP4, HMGCS2, ITGA5, SFRP2 und WNT9B) wurden zur Validierung auf der Proteinebene ausgewählt. Für zwei Marker konnte die unterschiedliche Expression zwischen primären und rezidivierten Proben innerhalb des Tumors und des Stromas validiert werden. Die Expression von AHRR war in den Primärtumoren höher als in den Rezidiven (p < 0,0001). Stromales SFRP2 wurde in den rezidivierten Tumoren stärker exprimiert (p = 0,009). Die Proteinexpression dieser beiden Proteine korrelierte darüber hinaus mit dem Überleben der Patientinnen in der Kohorte dieser Arbeit. AHRR erwies sich als unabhängiger positiver prognostischer Marker für das Gesamtüberleben (p < 0,05), während die Expression von SFRP2 in den Primärtumoren mit einem schlechteren Überleben der Patientinnen verbunden war (p = 0,022). In-vitro-Experimente bestätigten die antitumorale Rolle von AHRR und die onkogene Funktion von SFRP2. 2 Schlussfolgerung Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass Proteine, die an den Prozessen des Aryl-Kohlenwasserstoff-Rezeptors und der Wnt- Signalübertragung beteiligt sind, eine Rolle bei der Progression von primären zu rezidivierten HGSOCs spielen. Mechanistische Studien sollten weitere Mitglieder der hier analysierten Signalwege im Kontext des Ovarialkarzinoms untersuchen und prospektive klinische Forschung könnte die prognostische Bedeutung von AHRR und SFRP2 für das Überleben von HGSOC-Patientinnen validieren.
Introduction In patients suffering from high grade serous ovarian carcinoma (HGSOC), recurrence is a common and prognostically negative factor, whose mechanisms are only poorly understood. Therefore, the aim of this study was to analyze the biological differences between primary and recurrent HGSOC and subsequently explore a selection process for protein biomarker identification. Methods Paired primary and recurrent tumor samples of 19 HGSOC patients were analyzed using NGS- based targeted RNA-sequencing for differential expressed gene (DEG) analysis. To incorporate survival analysis into our selection process, we conducted a Kaplan-Meier Plotter analysis using a publicly available dataset. Interesting biomarkers found by this procedure were validated on the protein level by immunohistochemistry (IHC) using paired samples from 44 patients and primary tumor samples from 504 HGSOC patients. Digital pathological analysis was performed semi-automatically in QuPath. Protein expression levels were evaluated both in the tumor compartment and the tumor microenvironment. Results Based on targeted RNA sequencing, the DEG analysis resulted in 233 DEGs (adj.p ≤0,05, log2FC>0,8). Thirty-seven of these genes were found to be predictors of PFS (p<0.00021459; Bonferroni). Twenty-three of these 37 genes also showed a significant association with overall survival (p<0.05). Seven markers (AHRR, COL5A2, FABP4, HMGCS2, ITGA5, SFRP2 and WNT9B) were chosen for validation at the protein level. For two markers, differential expression between primary and recurrent samples within the tumor and the TME could be validated on the protein level. The expression of AHRR was higher in the primary tumors compared to the recurrences (p < 0.0001). Stromal SFRP2 was found to be expressed higher in the recurrent tumors (p = 0.009). The protein expression of these two proteins was furthermore correlated with the patient survival in our cohort. AHRR was revealed to be an independent positive prognostic marker for the overall survival of HGSOC patients (p < 0.05) while the expression of SFRP2 in primary tumours was associated with worse patient survival (p = 0.022). In vitro studies supported the anti-tumorigenic role of AHRR and the oncogenic function of SFRP2. Conclusion The results of this study point at a relevance of proteins engaged in the processes of aryl-hydrocarbon receptor and Wnt-signalling in the progression from primary to recurrent HGSOC. Mechanistical studies should investigate further members of the here analyzed pathways in the context of ovarian cancer and prospective clinical research might validate the prognostic implication of AHRR and SFRP2 on the survival of HGSOC patients.
