Die Signalwegskomponenten LEF-1 und EGFR als Biomarker in der Karzinogenese des kolorektalen Karzinoms

Since colorectal cancer is the second most common tumor entity in Europe there is a great need for research regarding the disease and its cure. The understanding of the origin and development of cancer has increased with the exploration of certain hallmarks of this disease over the last decades. The deregulation of signaling pathways such as the Wnt pathway and the epidermal growth factor receptor (EGFR) signaling pathways leads to properties that cause cancer and let it expand. Components of these pathways can be used in order to make predictions about the course of the disease. The presence of the transcription factors LEF-1 and TCF4 of the Wnt pathway was analyzed with immunohistochemical methods in tumor tissue from patients with colorectal cancers to correlate them with the overall survival of patients. Univariate analysis showed that the expression of TCF4 constitutes a negative prognostic factor with shorter overall survival. In contrast the expression of LEF-1 as well as a LEF-1/TCF4 ratio were positive prognostic factors and correlated with longer overall survival. This work takes a closer look on the in vitro characteristics of those two transcription factors to get an insight into the different roles and functionalities. Cell cultures with reduced and enhanced TCF4 or LEF-1 expression were studied and analyzed. Several assays analyzing the cells characteristics like proliferation and migration showed no differences between the two transcription factors. There are also drugs that are being developed and used to interact with these signaling pathways to reduce the progression of the disease. A prediction of their efficacy is important since side effects often occur and not all patients respond to these drugs. For this purpose, suitable predictive biomarkers can be used to assign patients to groups and introduce them to the most suitable therapies. However, not all patients respond to the selected therapy because predictive biomarkers which would allow assigning the best therapy with 100 % certainty have not been found yet. In case of the therapy of metastatic colorectal carcinomas with the monoclonal antibody cetuximab there is already an established predictive biomarker being used in diagnostics – the KRAS gene. When mutated, the KRAS gene leads to an exclusion of the therapy. Yet only 40 % of patients with wild type KRAS respond to the treatment with cetuximab. Thus a more convincing predictive biomarker is needed. Another marker that is already known to indicate a good response to therapy is the development of skin toxicity. However this rash only occurs after patients have been treated with the antibody and it is therefore not a suitable predictive biomarker. To find a predictive biomarker for the response, a marker that correlates with the skin toxicity was being looked for. For this purpose the EGFR was analyzed further because it is the primary target for the antibody. For this work the coding region of the EGFR from samples of patients with and without skin toxicity was sequenced. Both groups were then correlated. In the analyzed samples there were no polymorphisms in the coding region of the EGFR gene that were associated with skin toxicity induced by the targeted anti-EGFR therapy in metastatic colorectal cancer using cetuximab.Da Kolorektale Karzinome die zweithäufigste Tumorentität in Europa darstellen besteht ein großer Bedarf an Forschung in Bezug auf die Krankheit und ihre Heilung. Das Verständnis über die Entstehung und Entwicklung von Krebs hat in den letzten Jahrzehnten mit der Erforschung bestimmter Eigenschaften dieser Krankheit zugenommen. Die Deregulierung von Signalwegen wie dem Wnt-Signalweg und den EGFR-Signalwegen führt zu den Eigenschaften, die Krebs entstehen und sich ausbreiten lassen. Komponenten dieser Signalwege lassen sich nutzen, um Prognosen über den Verlauf der Krankheit zu stellen. Das Vorliegen der Transkriptionsfaktoren LEF-1 und TCF4 des Wnt-Signalwegs wurde mittels immunhistochemischer Methoden in Tumorgewebe von Patienten mit Darmkrebs analysiert, um sie mit deren Überleben zu korrelieren. Univariate Analysen zeigten, dass die Expression von TCF4 als negativ prognostischer Faktor mit kürzerem Gesamtüberleben gesehen werden kann. Im Gegenteil hierzu ist die LEF-1-Expression und das LEF-1/TCF4-Verhältnis mit einem längeren Gesamtüberleben assoziiert und hat somit einen positiv prognostischen Wert. Diese Arbeit betrachtet die in-vitro-Eigenschaften der beiden Transkriptionsfaktoren, um einen genaueren Einblick in ihre verschiedenen Rollen und Funktionen zu erhalten. Es werden auch Medikamente entwickelt und genutzt, die in diese Signalwege eingreifen, um das Voranschreiten der Krankheit einzudämmen. Da häufig Nebenwirkungen auftreten und nicht alle Patienten auf diese Medikamente ansprechen ist eine Vorhersage über ihre Wirksamkeit wichtig. Hierfür eignen sich prädiktive Biomarker, die genutzt werden können, um Patienten im Vornherein in Gruppen einzuteilen und diese den optimalen Therapien zuzuführen. Dennoch reagieren meist nicht alle Patienten auf die für sie ausgewählte Therapie, da die optimalen prädiktiven Biomarker, die es zulassen, jeden Patienten der passenden Therapie zuzuführen, noch nicht gefunden wurden. Im Falle der Durchführung einer Behandlung von metastasierenden kolorektalen Karzinomen mit dem monoklonalen Antikörper Cetuximab wird in der Diagnostik bereits der prädiktive Biomarker KRAS genutzt, welcher beim Vorliegen einer Mutation zum Ausschluss der Therapie mit Cetuximab führt. Dennoch reagieren nur 40 Prozent der Patienten mit dem wildtypischen KRAS auf die Therapie mit Cetuximab. Somit wird ein aussagekräftigerer prädiktiver Biomarker benötigt. Ein weiterer bereits bekannter Marker für ein gutes Ansprechen auf die Therapie ist die Entwicklung eines Hautauschlags. Dieser setzt allerdings erst nach Start der Behandlung mit dem Antikörper ein und eignet sich somit nicht als prädiktiver Biomarker. Um einen prädiktiven Biomarker für das Ansprechen zu identifizieren, wurde in dieser Arbeit nach einem Marker gesucht, der mit diesem Hautausschlag korreliert. Hierfür wurde der EGF-Rezeptor analysiert, da dieser den primären Angriffspunkt für den Antikörper darstellt. Der kodierende Bereich des EGFR von Proben von Patienten mit und ohne Hautausschlag wurde sequenziert und diese beiden Gruppen korreliert. Es wurden in den untersuchten Proben keine Polymorphismen gefunden, die mit einer der beiden Gruppen in Zusammenhang stehen. Somit korrelieren Polymorphismen in der kodierenden Region des EGFR nicht mit dem Hautauschlag, der durch die anti-EGFR Therapie mit dem monoklonalen Antikörper Cetuximab hervorgerufen wird