Leukocyte telomere length throughout the continuum of colorectal carcinogenesis

Angesichts der weltweit kontinuierlich hohen Prävalenz und der relativ hohen Mortalität des kolorektalen Karzinoms (KRK) besteht ein großes Interesse, potentielle klinische Biomarker festzustellen, um Hochrisikogruppen für KRK zu identifizieren und folglich den Großteil der Bevölkerung vor einer Koloskopie zu verschonen. Telomere bestehen aus hoch konservierten Strukturen von Nukleoproteinen, die die Enden der Chromosomen verdecken und verantwortlich für die Erhaltung der Genomstabilität sind, um den Abbau und die Verschmelzung der Chromosomenenden zu verhindern. Es ist weitgehend anerkannt, dass die fortschreitende Verkürzung der Telomere zur genomischen Instabilität beiträgt und wesentlich in den Prozess der Karzinogenese involviert ist. Die Telomerlänge wird durch die humane Telomerase Reverse Transkriptase (hTERT) aufrechterhalten, deren genetische Variationen können möglicherweise die hTERT-Aktivität beeinflussen. Die vorliegende Masterarbeit ermittelte die Funktionalität von MNS16A, einem „Tandem Repeat“ Minisatellit, der „downstream“ des hTERT Gens in einer putativen Promotorregion des Antisense-RNA Transkripts von hTERT liegt. Da bisherige Untersuchungen unserer molekularepidemiologischen Forschungsgruppe zwei neue MNS16A Varianten identifiziert hatten, wurde nun die Promotoraktivität aller sechs bekannten MNS16A „variable number of tandem repeats“ (VNTRs) in den Kolorektalkarzinom-Zelllinien SW480 und HCT-116 untersucht. Es konnte eine inverse Korrelation zwischen Promotoraktivität und der Anzahl der Tandemwiederholungen gezeigt werden, obwohl Zelllinie HCT-116 ein wesentlich niedrigeres generelles Expressionslevel aufwies. Es bedarf weiterer epidemiologischer Krebsstudien, welche tumortyp- und gewebsspezifische Funktionalität als auch Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren und MNS16A VNTR Länge berücksichtigen, um das Potential der MNS16A Genotypen als Biomarker für Krebsanfälligkeit zu verifizieren. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die relative Telomerlänge in Leukozyten des peripheren Blutes (PBL) innerhalb der kolorektalen Krebsstudie von Österreich (CORSA) gemessen, wobei 384 KRK-Fälle als auch 544 Hochrisikoadenome, 537 Niedrigrisikoadenom-Patienten und 546 adenomfreie Kontrollen eingeschlossen wurden, welche alle alters- und geschlechtsangepasst waren. Da vorherige Studien widersprüchliche Assoziationen zwischen KRK und PBL Telomerlänge als potentiellen Biomarker gefunden hatten, umfasste diese Arbeit zusätzlich prämaligne Vorstufen, um das gesamte Spektrum der putativen KRK Entwicklung zu reflektieren. Telomere bei Patienten mit KRK waren signifikant länger als bei Kontrollpatienten (P-Wert = 3.61x10-6). Es konnten keine signifikanten Unterschiede weder für Hochriskoadenom-Patienten (P-Wert = 0.05956) noch für Niedrigriskoadenom-Patienten (P-Wert = 0.05224) festgestellt werden. Eine altersabhängige Verkürzung der Telomere war über die gesamte Studienpopulation hinweg prävalent, obwohl eine Abnahme bei Frauen und Rauchern verstärkt vorlag. Da eine statistisch signifikante Assoziation längerer Telomere bei Patienten mit KRK verglichen mit adenomfreien Kontrollen gefunden wurde, könnte die Telomerlänge in PBL zukünftig als klinischer Biomarker für KRK angewandt werden. Es sind jedoch weitere große Studien notwendig, welche ebenfalls kolorektale Adenome einschließen, um diese Ergebnisse zu bestätigen.Considering the continuously high prevalence and relatively high mortality of colorectal cancer (CRC) on a global scale, there is a strong interest in the detection of potential clinical biomarkers in order to identify high-risk groups for CRC and therefore cast doubt on the necessity of colonoscopy for the majority of the population. Telomeres consist of highly conserved nucleoprotein structures that cap chromosome ends and are accountable for preserving genomic stability to prevent degradation and end-to-end fusion. It is widely accepted that the progressive shortening of telomeres contributes to genomic instability and is crucially involved in the process of carcinogenesis. Telomere length is maintained by human telomerase reverse transcriptase (hTERT), its genetic variants may influence hTERT activity. The present study investigated the functionality of MNS16A, a tandem repeat minisatellite located downstream of hTERT in a putative promoter region of a TERT antisense RNA transcript. As previous research of our molecular epidemiology group identified two new MNS16A variants, promoter activity of all six known MNS16A variable number of tandem repeats (VNTRs) was examined in colorectal cancer cell line SW480 and HCT-116. An inverse correlation between promoter activity and number of tandem repeat elements could be demonstrated, although general expression level in cell line HCT-116 was considerably lower. Further cancer epidemiological studies need to verify the potential of MNS16A genotypes as biomarker for cancer susceptibility, taking tumor-type and tissue-specific functionality as well as transcription factor binding sites and MNS16A VNTR length into account. In the second part of this work, relative telomere length in peripheral blood leukocytes (PBL) was measured within the Colorectal Cancer Study of Austria (CORSA), involving 384 CRC cases as well as age- and gender-matched 544 high-risk adenomas, 537 low-risk adenoma patients and 546 colonoscopy-negative controls. As previous studies have found inconsistent associations between CRC and PBL telomere length as potential biomarker, this study additionally comprised premalignant precursors in order to reflect the whole spectrum of putative CRC development. Telomeres were found to be significantly longer in CRC patients compared to control subjects (P-value = 3.61x10-6). No significant differences in telomere length could be detected for high-risk (P-value = 0.05956) and low-risk colorectal adenoma patients (P-value = 0.05224). Age-dependent telomere attrition was prevalent throughout the entire study population, though the decline was more pronounced in female subjects and current smokers. As a statistically significant association of longer telomeres in patients with CRC compared to colonoscopy-negative controls was found, PBL telomere length could be applied as clinical biomarker for CRC in the future. However, further large studies similarly including colorectal adenomas are necessary to confirm these results