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 ²-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 (² 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

Inhaltsverzeichnis
Titelseite	Charakterisierung chromosomaler Imbalancen in Adenokarzinomen der Lunge mit Hilfe der Comparativen genomischen Hybridisierung (CGH)
I	Einleitung
1	Epidemiologie des Lungenkarzinomes
2	Klassifizierung der Lungenkarzinome
2a	Histologische Einteilung der Lungen- und Pleuratumoren nach WHO
2b	Grading der Lungenkarzinome (NSCLC):
2c	TNM-Klassifikation bei Lungenkarzinomen
2d	Stadieneinteilung von Lungenkarzinomen
3	Therapie von NSCLC unterschiedlicher Stadien
4	Risikofaktoren für die Entwicklung eines Lungenkarzinoms
4a	Rauchen
4b	Berufsbedingte Risikofaktoren
4c	Ernährungsfaktoren
4d	Weitere Risikofaktoren
5	Prognosefaktoren
6	Krebs als genetische Erkrankung
6a	Wichtige Onkogene
6b	Tumorsuppressorgene
II	Zielsetzung und Aufgabenstellung
III	Material und Methoden
1	Tumorkollektiv
1a	Primärtumoren aus Operationspräparaten
1b	Autopsiefälle mit Primärtumoren und ggf. dazugehörigen Metastasen
2	Einzelschritte der Comparativen Genomischen Hybridisierung (CGH)
2a	Extraktion der Tumor-DNA
2b	DNA-Konzentrationsmessung mit „GeneQuant“ Photometer
2c	Nick Translation
2d	Chromosomenpräparation aus Blutlymphozyten eines gesunden Spenders
2e	Hybridisierung
2e	DNA Fällung und Resuspendierung in Hybridisierungslösung
2e	Denaturierung der genomischen DNA und Vorhybridisierung
2e	Inspektion und Denaturierung der Chromosomen
2e	Eigentliche Hybridisierung
2f	DNA-Nachweis (Detektion)
3	Bildaufnahme und rechnergestützte Auswertung
3a	Bildaufnahme am Fluoreszenzmikroskop
3b	Bildverarbeitung
3b	.Erstellung eines CGH-Karyogrammes (Programm: CGH)
3b	Erstellung eines Summenkaryogramms und Ratioprofils eines Falles (Programm: CGH eval)
3b	Erstellung von Superkaryogrammen und Histogrammen einer Tumorart (Programm: CGH super)
3b	Vergleich von Histogrammen unterschiedlicher Subtypen einer Tumorart (Programm CGH java super)
IV	Resultate
1	Auswertung der Summenkaryogramme
1a	Beispielhafte Darstellung am Fall 517-1
2	Ergebnisse aller Primärtumoren
2a	Veränderungen, die in über 50% der Fälle auftraten
2b	Weitere häufige Veränderungen (>30%; <50%):
2c	Chromosomenabschnitte, die auffällig selten eine Überrepräsentation aufwiesen:
3	Vergleich von metastasierten und nicht-metastasierten Tumoren
3a	Veränderungen, die gehäuft bei metastasierten Primärtumoren/Metastasen auftraten:
3b	Veränderungen, die gehäuft bei nicht-metastasierten Primärtumoren auftraten:
4	Primärtumoren und dazugehörige Metastasen
V	Diskussion
1	CGH-Muster von Adenokarzinomen im Vergleich zu anderen Primärtumoren der Lunge
2	Adenokarzinome der Lunge im Vergleich zu Adenokarzinomen anderen Ursprungs
3	Kandidatengene in häufig deletierten Regionen
4	Kandidatengene in häufig überrepräsentierten Regionen
5	Unterschiede zwischen metastasierten und nicht-metastasierten Tumoren
6	Aussicht
6a	Die CGH in der genetischen Tumordiagnostik
6b	Weitere Untersuchungen
V	Zusammenfassung
Bibliographie	Literaturangaben
Abkürzungsverzeichnis	Abkürzungen

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