Goeze, Almut: Charakterisierung chromosomaler Imbalancen in Adenokarzinomen der Lunge mit Hilfe der Comparativen genomischen Hybridisierung (CGH)

Aus dem Institut für Pathologie der Medizinischen Fakultät Charité der Humboldt-Universität zu Berlin


Dissertation
Charakterisierung chromosomaler Imbalancen in Adenokarzinomen der Lunge mit Hilfe der Comparativen genomischen Hybridisierung (CGH)

Zur Erlangung des akademischen Grades doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité der Humboldt-Universität zu Berlin

von Almut Goeze ,
aus Wolfenbüttel

Dekan: Prof. Dr. med. Dr. h. c. R. Felix

Gutachter:
PD Dr. med. I. Petersen
PD Dr. med G. Thiel
PD Dr. med. Gebhart

Datum der Promotion: 30.10.2000

Zusammenfassung

Das Adenokarzinom ist weltweit das häufigste nicht-kleinzellige Lungenkarzinom mit ansteigender Inzidenz insbesondere bei Frauen. Zur genetischen Analyse dieses Tumortyps haben wir 60 Fälle mittels der Comparativen Genomische Hybridisierung (CGH) untersucht, dabei wurden 60 Primärtumoren und von 10 Fällen zusätzlich 23 Metastasen (pro Primärtumor max. 4 korrespondierende Metastasen) analysiert.

Bei den 60 Primärtumoren wurden folgende Veränderungen in über 50% der Fälle beobachtet: Deletionen auf den Chromosomen 3p, 4p, 4q, 5q, 6q, 8p, 9p, 9q, 13q, 15q und 18q sowie Überrepräsentationen auf den Chromosomen 1q, 5p, 8q, 11q. 17q. 19q und 20q. Häufigste Veränderung war die Überrepräsentation auf Chromosom 1q22-q23 (73,3%), gefolgt von Überrepräsentationen auf den Chromosomen 20q11.2-q13.2 (66,7%) und 8q23-q24.1 (61,7%) und Deletionen auf 3p22-p21 (61,7% ), 4q26-q28 (63,3%), 6q16 (60,0%), 6q22 (60,0%), 9p13-p21 (63,3%), 13q21 (68,3%) und 13q31 (68,3%).

Beim statistischen Vergleich mittels chi2-Test von 24 nicht-metastasierten Primärtumoren mit der Gruppe von 23 metastasierten Primärtumoren und 10 Metastasen waren folgende Veränderungen statistisch signifikant mit Metastasierung verbunden: Deletionen von 3p22-p25, 4p13-p15.1 und 17p12-p13 sowie Überrepräsentationen von 1q21, 11q12-13, 14q11.1-q13, 15q24 und 20q12-13.1. Statistisch signifikant häufiger mit dem nicht-metastasierten Phänotyp assoziiert waren dagegen folgende Veränderungen: Deletion von 19p13.1-p13.3 und Überrepräsentationen von 3p12-p14 , 4q26-q28 und 5p14. Die Analyse der Primärtumoren und ihrer korrespondierenden Metastasen konnten in jedem Fall einen klonalen Zusammenhang aufzeigen.

Zusammenfassend sind Adenokarzinome der Lunge durch wiederkehrende Muster chromosomaler Veränderungen charakterisiert, die eine Korrelation zwischen Tumor-Genotyp und -Phänotyp ermöglichen.

Abstract

Adenocarcinomas are the most common non small cell lung carcinomas worldwide with increasing incidence especially in women. For the genetic analysis of this tumor type we screened 60 primary tumors and additionally 23 metastases from 10 cases (4 corresponding metastases per primary tumor as maximum) by Comparative Genomic Hybridization (CGH).

The following alterations were found in over 50% of the 60 primary tumors: Deletions on chromosomes 3p, 4p, 4q, 5q, 6q, 8p, 9p, 9q, 13q, 15q, and 18q as well as overrepresentations on chromosomes 1q, 5p, 8q, 11q. 17q. 19q und 20q. The most frequent alteration was the overrepresentation on chromosome 1q22-q23 (73,3%), followed by overrepresentations on chromosomes 20q11.2-q13.2 (66,7%), and 8q23-q24.1 (61,7%), and deletions on 3p22-p21 (61,7% ), 4q26-q28 (63,3%), 6q16 (60,0%), 6q22 (60,0%), 9p13-p21 (63,3%), 13q21 (68,3%), and 13q31 (68,3%).

At the comparison between 24 non metastasizing primary tumors versus 23 metastasizing tumors and 10 metastases the following changes were statistically significant (chi2 test) associated with the metastasizing phenotype: deletions on chromosomes 3p22-p25, 4p13-p15.1, and 17p12-p13, as well as overrepresentations on 1q21, 11q12-13, 14q11.1-q13, 15q24, and 20q12-13.1 whereas the deletion on chromosome 19p13.1-p13.3 and overrepresentations on chromosomes 3p12-p14 , 4q26-q28, and 5p14 were associated with the non metastasizing phenotype. A clonal relationship could be shown in every case with primary tumor and corresponding metastases.

In summary, adenocarcinomas of the lung are characterized by recurrent patterns of chromosomal imbalances allowing a correlation between tumor genotype and tumor phenotype.

Schlagwörter:
CGH, Adenokarzinome der Lunge, Chromosomale Imbalancen, Tumorprogression

Keywords:
CGH, Lung-Adenocarcinomas, Chromosomal Imbalances, Tumorprogression


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Inhaltsverzeichnis

TitelseiteCharakterisierung chromosomaler Imbalancen in Adenokarzinomen der Lunge mit Hilfe der Comparativen genomischen Hybridisierung (CGH)
I Einleitung
1Epidemiologie des Lungenkarzinomes
2Klassifizierung der Lungenkarzinome
2aHistologische Einteilung der Lungen- und Pleuratumoren nach WHO
2bGrading der Lungenkarzinome (NSCLC):
2cTNM-Klassifikation bei Lungenkarzinomen
2dStadieneinteilung von Lungenkarzinomen
3Therapie von NSCLC unterschiedlicher Stadien
4Risikofaktoren für die Entwicklung eines Lungenkarzinoms
4aRauchen
4bBerufsbedingte Risikofaktoren
4cErnährungsfaktoren
4dWeitere Risikofaktoren
5Prognosefaktoren
6Krebs als genetische Erkrankung
6aWichtige Onkogene
6bTumorsuppressorgene
II Zielsetzung und Aufgabenstellung
III Material und Methoden
1Tumorkollektiv
1aPrimärtumoren aus Operationspräparaten
1bAutopsiefälle mit Primärtumoren und ggf. dazugehörigen Metastasen
2Einzelschritte der Comparativen Genomischen Hybridisierung (CGH)
2aExtraktion der Tumor-DNA
2bDNA-Konzentrationsmessung mit „GeneQuant“ Photometer
2cNick Translation
2dChromosomenpräparation aus Blutlymphozyten eines gesunden Spenders
2eHybridisierung
2ealphaDNA Fällung und Resuspendierung in Hybridisierungslösung
2ebetaDenaturierung der genomischen DNA und Vorhybridisierung
2egammaInspektion und Denaturierung der Chromosomen
2edeltaEigentliche Hybridisierung
2fDNA-Nachweis (Detektion)
3Bildaufnahme und rechnergestützte Auswertung
3aBildaufnahme am Fluoreszenzmikroskop
3bBildverarbeitung
3balpha.Erstellung eines CGH-Karyogrammes (Programm: CGH)
3bbetaErstellung eines Summenkaryogramms und Ratioprofils eines Falles (Programm: CGH eval)
3bgammaErstellung von Superkaryogrammen und Histogrammen einer Tumorart (Programm: CGH super)
3bdeltaVergleich von Histogrammen unterschiedlicher Subtypen einer Tumorart (Programm CGH java super)
IV Resultate
1Auswertung der Summenkaryogramme
1aBeispielhafte Darstellung am Fall 517-1
2Ergebnisse aller Primärtumoren
2aVeränderungen, die in über 50% der Fälle auftraten
2bWeitere häufige Veränderungen (>30%; <50%):
2cChromosomenabschnitte, die auffällig selten eine Überrepräsentation aufwiesen:
3Vergleich von metastasierten und nicht-metastasierten Tumoren
3aVeränderungen, die gehäuft bei metastasierten Primärtumoren/Metastasen auftraten:
3bVeränderungen, die gehäuft bei nicht-metastasierten Primärtumoren auftraten:
4Primärtumoren und dazugehörige Metastasen
V Diskussion
1CGH-Muster von Adenokarzinomen im Vergleich zu anderen Primärtumoren der Lunge
2Adenokarzinome der Lunge im Vergleich zu Adenokarzinomen anderen Ursprungs
3Kandidatengene in häufig deletierten Regionen
4Kandidatengene in häufig überrepräsentierten Regionen
5Unterschiede zwischen metastasierten und nicht-metastasierten Tumoren
6Aussicht
6aDie CGH in der genetischen Tumordiagnostik
6bWeitere Untersuchungen
V Zusammenfassung
Bibliographie Literaturangaben
Abkürzungsverzeichnis Abkürzungen

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1a: Summenkaryogramm des Falles 517-1
Abbildung 1b: statistische Darstellung des Falles 517-1
Abbildung 2: Histogramm von 60 Primärtumoren (Adenokarzinome der Lunge, davon 46 Biopsiefälle und 14 Autopsiefälle)
Abbildung 3a (oben) und 3b (unten): Differenzhistogramme N+ und/oder M+ versus N0M0
Abb. 4a-c: Summenkaryogramme des Falles 368 (a: Primärtumor; b: Metastase Pons; c: Großhirnmetastase)
Abbildung 4d: Liniendiagramm des Falles 481 mit Primärtumor, Nebennierenmetastase, Großhirnmetastase und Kleinhirnmetastase

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Thu Sep 14 12:27:57 2000