Rouven Frederic Höfflin Dr. med. Entstehungsmechanismen der
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Rouven Frederic Höfflin Dr. med. Entstehungsmechanismen der intratumoralen Heterogenität beim Nierenzellkarzinom Fach/Einreichung: Urologie Doktorvater: Prof. Dr. med. Stefan Duensing Extensive genomische ITH wurde jüngst in einer Vielzahl solider Tumoren nachgewiesen und wird im klarzelligen NZK für die Tumorprogression, das Versagen systemischer Therapien sowie für die hohe Mortalitätsrate verantwortlich gemacht. Die bisher veröffentlichten Daten wurden überwiegend aus fortgeschrittenen, metastasierten NZK gewonnen und unterstreichen somit die Relevanz genomischer ITH im Endstadium dieser Malignome. Bisher ungeklärt blieb jedoch, inwiefern sich ITH bereits in NZK niedriger Stadien nachweisen lässt, bzw. ob ITH im Zusammenhang mit der Tumorgröße oder der Disseminationswahrscheinlichkeit steht. Vor diesem Hintergrund wurde hier eine neuartige, präzise Quantifizierungsmethode entwickelt und auf fünf immunhistochemische Biomarker angewandt, die als Surrogatmarker häufig aberranter Signalwege des klarzelligen NZK gelten. Es wurden 30 klarzellige NZK mit unterschiedlichem TNM-Stadium sowie Fuhrman Grade untersucht. Die automatisierte Quantifizierung der großflächigen Gewebeschnitte generierte insgesamt 9.315 Datenpunkte, deren Auswertung ein nahezu identisches Maß an ITH in lokalisierten sowie in fortgeschrittenen NZK zeigte. Dabei wurde die ITH auch nicht durch den Status der Metastasierung beeinflusst. Die topologische Verteilungsanalyse der intratumoralen Biomarker zeigte darüber hinaus eine erhöhte Expression in der Tumorperipherie. Dies deutet darauf hin, dass es bereits früh in der Genese klarzelliger NZK und somit unabhängig vom TNM-Stadium, zu einer tumorrandbetonten Nischenbildung von malignen Zellen mit besonderen funktionellen Eigenschaften kommt. Diese spielen möglicherweise eine entscheidende Rolle beim Wachstum und der Progression des Tumors. Darüber hinaus belegen Korrelationsanalysen der untersuchten Biomarker, dass es im Laufe des Tumorwachstums zu einer Entkoppelung Pathogeneserelevanter Signalwege kommt, was die Plastizität dieser Tumorentität unterstreicht und zusammen mit der ITH verantwortlich für die Entwicklung sekundärer Therapieresistenzen gemacht wird. Im zweiten Teil der Dissertationsarbeit wurde die Komplexität der GenotypPhänotyp-Korrelation solider Tumoren am Beispiel einer Patienten-abgeleiteten NZK-Zelllinie verdeutlicht. In einem Medikamenten-Screening wurde der MET-ALK Inhibitor Crizotinib als bester antitumoraler Wirkstoff identifiziert. Erstaunlicherweise zeigte die mittels Sanger-Sequencing gefundene und in der Literatur als transformierend beschriebene Aberration im MET-Gen keinen Einfluss auf zellulärer Ebene. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass der Wirkstoff Crizotinib seine antitumoröse Wirkung auf die untersuchten Zellen nicht über eine gezielte Hemmung von MET-ALK, sondern über eine unspezifische Inhibition der überexprimierten MDR1-Effluxpumpen vermittelt. Zusammenfassend verdeutlichen die Ergebnisse der hier vorliegenden Dissertationsschrift, dass ITH kein exklusives Merkmal fortgeschrittener NZK ist, sondern vielmehr als Reflektion malignen Wachstums angesehen werden kann. Zugleich legen sie ein Tumormodell nahe, bei dem es bereits früh zur Ausbildung von Tumornischen im Bereich der Karzinomperipherie kommt, welche sich durch mutationsbedingte und/oder funktionelle Eigenschaften hervorheben und so das Wachstum und die Progression des Tumors vorantreiben. Die Elimination dieser Nischen mithilfe von zielgerichteten und/oder immunmodulatorischen Wirkstoffen könnte zum Untergang Prognose-relevanter Tumorsubklone führen und somit die maligne Progression bzw. Dissemination verhindern und das onkologische Outcome betroffener Patienten verbessern. Die Resultate der Zellexperimente unterstreichen ferner das komplexe Zusammenspiel von Genotyp und Phänotyp bei der Identifizierung potenziell tumortreibender Mutationen. Um bedeutungslose Sequenzvarianten von relevanten driver mutations zu unterscheiden muss ungeachtet bereits veröffentlichter Studien - eine funktionelle Validierung erfolgen. Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit liefert eine wichtige Grundlage für zukünftige Arbeiten zur Charakterisierung der Plastizität solider Tumoren. Darüber hinaus enthält sie zahlreiche translationale Implikationen für die Prognose sowie medikamentöse Therapie des Nierenzellkarzinoms.
