Changes in gene and miRNA expression after neuroendocrine trans-differentiation of prostate cancer cell line LNCaP

Das Prostatakarzinom ist bei Männern die am häufigsten diagnostizierte Krebserkrankung und wird in späten Stadien mit einer Androgen-deprivierenden Therapie (ADT) behandelt. Eine dauerhafte ADT führt jedoch zu einer neuroendokrinen trans-Differenzierung (NETD) von Prostatakarzinomzellen, welche in vielen Fällen in einem aggressiveren Tumorrezidiv resultiert. Obwohl die Ursache und auch einige wichtige Signalwege der NETD bereits bekannt sind, gibt es aktuell keine Behandlungs-möglichkeiten. Daher müssen weitere Gene identifiziert werden, die während der NETD eine wichtige Rolle spielen, um neue therapeutische Ansätze zu liefern. Des Weiteren wurde bislang die Rolle von miRNAs in der NETD nicht genauer untersucht. Zunächst wurde ein in vitro Modell der NETD von LNCaP Zellen etabliert, um anschließend ein mRNA und miRNA Expressionsprofil von neuroendokrin (NE)-ähnlichen LNCaP Zellen zu erstellen. Dabei wurde festgestellt, dass nach NETD von LNCaP Zellen sowohl die mRNA als auch die miRNA Expression stark verändert ist. Im Anschluss daran wurden putative Zielgene für deregulierte miRNAs vorhergesagt und die Bindung der miRNA an das Zielgen verifiziert. Dabei konnten AKT3, CCND1 und CREB5 als Zielgene der miR-17 Familie identifiziert werden. Durch die Reduktion der miR-17 Familie nach NETD könnte die induzierte Expression der drei Gene, aufgrund ihrer anti-apoptotischen Wirkung, die Apoptose-Resistenz und Androgen-Unabhängigkeit der NE-ähnlichen LNCaP Zellen erklären. Des Weiteren wurde CPEB1 als Zielgen der reprimierten miR-19a, -301a und-425 identifiziert. Das induzierte Protein CPEB1 leitet neben der Zellseneszenz, in einigen Geweben auch die neuronale Differenzierung ein. Außerdem wurde VEGFC als Zielgen der reprimierten miR-128 identifiziert. VEGFC ist in NE-ähnlichen LNCaP Zellen ebenfalls induziert und stimuliert die Vaskularisierung des Tumors. Zum Schluss wurde der Effekt der miR-17 Familie, sowie miR-19a, -301a und -425 auf LNCaP Zellen mittels verschiedener in vitro Assays untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass Mitglieder der miR-17 Familie eine tumorsuppressive Wirkung und miR-19a, -301a sowie -425 eine onkogene Wirkung auf LNCaP Zellen haben. Somit konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass nach NETD neben der mRNA, auch die miRNA Expression verändert ist und diese direkte Auswirkungen auf zelluläre Eigenschaften der LNCaP Zellen besitzen.Prostate cancer (PCa) is the most commonly diagnosed cancer in men worldwide and is treated with an androgen deprivating therapy (ADT) in late stages. However, permanent ADT leads to a neuroendocrine trans-differentiation (NETD) of PCa cells, which results in a recurrence of a more aggressive tumor. Although the cause and some important signaling pathways of the NETD are already known, there are no treatment options available jet. Therefore, additional genes must be identified that play a significant role during NETD of PCa cells to provide new therapeutic approaches. Furthermore, the role of miRNAs in the NETD of PCa cells has not been further investigated. First, an in vitro model of NETD of LNCaP cells was established to subsequently generate an mRNA and miRNA expression profile of neuroendocrine (NE) -like LNCaP cells. After NETD of LNCaP cells both the mRNA and the miRNA expression is stongly altered. Subsequently, putative target genes for deregulated miRNAs were predicted and the binding of miRNA to the target gene was verified. AKT3, CCND1 and CREB5 could be identified as target genes of the miR-17 family. The reduced expression of miR-17 family after NETD of LNCaP cells induced the expression of the three genes, which could explain the apoptosis resistance and androgen independence of NE-like LNCaP cells due to their anti-apoptotic effects. Furthermore, CPEB1 was identified as a target gene of the repressed miR-19a, -301a and -425. In addition to cell senescence, the induced CPEB1 protein also induces neuronal differentiation in several tissues. Furthermore VEGFC was identified as a target gene of the repressed miR-128. VEGFC is also induced in NE-like LNCaP cells and stimulates vascularization of the tumor. Finally, the effect of miR-17 family, as well as miR-19a, -301a, and -425 on LNCaP cells was investigated by various in vitro assays. Members of miR-17 family have a tumor suppressive effect while miR-19a, -301a and -425 have an oncogenic effect on LNCaP cells. In this work it could be shown that NETD of LNCaP cells leads to changes in mRNA and miRNA expression and that these miRNAs have direct effects on cellular properties of LNCaP cells