Petersen, Simone: Identifizierung genetischer Läsionen in der Progression und Metastasierung von Bronchialkarzinomen

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Kapitel 1. Einleitung

1.1. Epidemiologie von Lungenkarzinomen

Lungenkarzinome sind die häufigste krebs-assoziierte Todesursache in westlichen Ländern (de Vita et al, 1997). Die Unterteilung der Lungentumoren erfolgt in zwei Hauptgruppen, kleinzellige (SCLC, small cell lung cancer) und nichtkleinzellige (NSCLC, non-small cell lung cancer) Lungenkarzinome. SCLC umfassen etwa 15-20%. Demgegenüber überwiegen die nichtkleinzelligen Bronchialkarzinome mit 75-80%. Sie stellen eine histologisch heterogene Gruppe dar mit den drei wichtigsten Subtypen Plattenepithel- (30%), Adeno-(40%) sowie großzellige Lungenkarzinome (15%). Während sich Kleinzeller und Plattenepithelkarzinome in den proximalen Atemwegen und den Bronchien entwickeln, nehmen Adenokarzinome und großzellige Lungenkarzinome gehäuft in den peripheren Bronchiolen und Alveolen ihren Ausgang. Nicht geklärt ist, ob sich SCLC und NSCLC aus denselben Ausgangszellen entwickeln. Da Kleinzeller eine neuroendokrine Differenzierung zeigen, wird angenommen, daß sie aus den relativ seltenen normalen neuroendokrinen Zellen innerhalb des Bronchialepithels, den sogenannten Kultschitzky-Zellen, entstehen.

Die Unterteilung in kleinzellige und nichtkleinzellige Lungenkarzinome hat insbesondere klinische Relevanz. So zählen Kleinzeller zu den malignesten Tumoren beim Menschen überhaupt und zeichnen sich unbehandelt durch einen rasch progredienten Verlauf aus. Die meisten Patienten haben bereits zum Zeitpunkt der Diagnosestellung Hinweis auf systemische Metastasen und werden deshalb sehr selten chirurgisch behandelt. Zumeist sind kombinierte Radio- und Chemotherapie die Behandlungsweise erster Wahl. Trotz dem initial guten Ansprechen auf diese Therapie ist die 5-Jahres-Überlebensrate mit 5% sehr schlecht.


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Nichtkleinzellige Lungentumoren werden in erster Linie chirurgisch behandelt. Die Prognose der Patienten hängt dabei entscheidend vom Stadium zum Zeitpunkt der Diagnosestellung ab. Für Patienten mit frühen Tumorstadien zum Zeitpunkt der Diagnose und vollständiger chirurgischer Entfernung des Tumors, liegt die 5-Jahres-Überlebensrate ungefähr bei 50 % (Williams et al, 1981). Für Patienten mit nicht-operablem NSCLC mit rekurrenter Erkrankung, Chemo- und Radiotherapie liegt die 5-Jahres-Überlebensrate bei 35% mit mittlerer Überlebenszeit von nur 25 Wochen (Bonomi et al, 1996).

Tab. 1: Vergleich klinisch-pathologischer Parameter zwischen NSCLC und SCLC

Kleinzellige Lungenkarzinome

Nichtkleinzellige Lungenkarzinome

Inzidenz

15-20%

75-80%

neuroendokriner Phänotyp

100%

LCNECs, Karzinoide

Strahlungssensitivität

hoch

niedrig

Chemosensitivität

hoch

niedrig

1.2. Kanzerogenese und genetische Suszeptibilität

Etwa 90% aller Patienten entwickeln Lungentumoren durch Exposition zum Tabakrauch. Die drei Hauptklassen von Kanzerogenen im Tabakrauch sind polyzyklische Kohlenwasserstoffverbindungen (v.a. Benzo[a]pyren), Nitrosamine und aromatische Amine. Die kanzerogenen Effekte beinhalten die Induktion Karzinogen-aktivierender und -inaktivierender Enzyme sowie die Formation kovalenter DNA-Addukte, welche zu Fehlern bei der DNA-Replikation und somit zu Mutationen führen können (Denissenko et al, 1996).


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Es wurden mehrere Studien zu genetischen Polymorphismen in Enzymen von Karzinogen-metabolisierenden Stoffwechselwegen durchgeführt, insbesondere innerhalb des Cytochrom P450-Systems (CYP), welche für die Metabolisierung von Tabak-Karzinogenen und deren Ausscheidung verantwortlich sind. Polymorphismen innerhalb dieser Gene wurden mit unterschiedlichen Graden der metabolischen Kapazität und mit einem erhöhten Lungenkrebs-Risiko assoziiert. Insbesondere Variationen der Enymaktivitäten in den Enzymen CYP2D6 und CYP1A1 wurden bei betroffenen Patienten gefunden, wobei die Ergebnisse zum Teil widersprüchlich sind (Shields et al, 1993; Caporaso et al, 1989; Shaw et al, 1995). Zusätzlich zu diesen Enzymen, welche kanzerogene Zwischenprodukte bilden können, beeinflussen auch Enzyme, die an der Detoxifikation und beschleunigten Ausscheidung toxischer Metaboliten beteiligt sind, das Lungenkrebs-Risiko. Es sei in diesem Zusammenhang die Glutathion-S-Transferase (GST) genannt. Fehlende oder reduzierte Aktivität der M1-Isoform bei einem GSTM1-null-Genotyp wurden über Kopplungs-Analysen mit erhöhter Suszeptibilität korreliert (To et al, 1996).

Während zweifellos die Mehrzahl der Lungentumoren auf Nikotinabusus zurückzuführen sind, sprechen epidemiologische Studien eindeutig für eine familiäre Häufung von Lungenkrebs (Ooi et al, 1986; Sellers et al, 1990; Schwartz et al, 1996), die auf hereditäre Faktoren zurückgeführt wird.

1.3. Genetische Veränderungen in Lungenkarzinomen

Viele Wachstumsfaktoren oder regulatorische Peptide und deren Rezeptoren werden in Tumor- und normalem Lungengewebe exprimiert und lassen vermuten, daß eine Reihe autokriner bzw. parakriner Wachstumsstimulationsprozesse bei Lungenkarzinomen eine Rolle spielen (Viallet & Sausville, 1996). Einige Komponenten dieser Signaltransduktionskaskaden wurden initial als Proto-


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Onkogene identifiziert, welche durch unterschiedliche genetische Mechanismen abnormal aktiviert werden. Diese Produkte umfassen Wachstumsfaktoren, Rezeptor-Tyrosin-Kinasen, Nicht-Rezeptor-Tyrosin-Kinasen, Membran-assoziierte G-Proteine, cytoplasmatische Serin/Threonin-Kinasen und nukleäre Transkriptionsfaktoren.

Die am besten charakterisierte autokrine Schleife in Lungentumoren beinhaltet das Gastrin-releasing Peptid und andere Bombesin-ähnliche Peptide (GRP/BN) und ihre Rezeptoren. GRP/BN wurden mit einem weiten Spektrum physiologischer Effekte in Zusammenhang gebracht, u.a. der Regulation von Sekretion, Wachstum und Neuromodulation. Immunhistologische Studien zeigten, daß 20-60% der kleinzelligen Lungenkarzinome GRP exprimieren, Nichtkleinzeller hingegen weit weniger häufig (Richardson & Johnson,1993). Die Expression mindestens eines der drei GRP/BN-Rezeptoren wurde in einer Vielzahl von klein- als auch nichtkleinzelligen Lungenkarzinomzellinien beschrieben (Fathi et al, 1996).

Neureguline (Neu differentiation factors, NDF’s, heregulins) sind Peptid-Wachstumsfaktoren, die mit der ERBB-Familie der Transmembran-Rezeptor-Tyrosin-Kinasen (ERBB2, ERBB3, ERBB4) interagieren (Alroy & Yarden, 1997). Neuregulin und die ERBB-Familie stellen eine weitere potentielle Wachstums-stimulierende Schleife in Lungentumoren dar (Rachwal et al, 1995). Amplifikation und Überexpression von ERBB2 (HER2/neu) auf Chromosom 17q21 spielen eine Rolle in Tumorigenese von Brust- und Ovarialtumoren. Obwohl ERBB2-Amplifikationen relativ selten in Lungentumoren sind, ist ERBB2 in mehr als einem Drittel der Nichtkleinzeller, insbesondere in Adenokarzinomen, überexprimiert (Schneider et al, 1989; Shi et al, 1992; Weiner et al, 1990).

ERBB1 (epidermal growth factor receptor; EGFR) reguliert die epitheliale Proliferation und Differenzierung. Die Aktivierung in Lungentumor-Zellen erfolgt gewöhnlich mittels Überexpression ohne Amplifikation. Es ist häufiger in


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Nichtkleinzellern als in Kleinzellern und möglicherweise an Tumorstadium und Differenzierung gebunden (Tateishi et al, 1990; Damstrup et al, 1992). Zu den Liganden dieses Rezeptors gehören TGFalpha (transforming growth factor-alpha) und EGF (epidermal growth factor). Die Produktion dieser Faktoren, insbesondere von TGFalpha, und den entsprechenden Rezeptoren in Lungenkarzinom-Zellen sprechen wiederum für eine autokrine Stimulation (Rachwal et al, 1995; Tateishi et al, 1990; Rusch et al, 1993).

Das kit-Proto-Onkogen, ein weiterer Tyrosin-Kinase-Rezeptor, und sein Ligand SCF (stem cell factor) sind in vielen kleinzelligen Bronchialkarzinomen gleichzeitig exprimiert, was den Tumorzellen einen Wachstumsvorteil bietet und zur Chemo-Sensitivität der Kleinzeller beitragen könnte (Sekido et al, 1993; Krystal et al, 1996).

Weiterhin findet sich die Co-Expression von PDGF (platelet-derived growth factor), dem Produkt des Proto-Onkogens v-sis, und dessen Rezeptor (PDGFR) in Lungentumoren (Antoniades et al, 1992).

Tab. 2: Vergleich genetischer Parameter zwischen NSCLC und SCLC

Kleinzellige Lungenkarzinome

Nichtkleinzellige Lungenkarzinome

ras-Mutationen

<1%

20-50%

myc-Amplifikationen

18-30%

8-20%

BCL-2-Expression

75-95%

10-35%

mögl. autokrine Schleifen

GRP/GRP-Rez.; SCF/KIT

HGF/MET; NDF/ERBB

p53-Mutationen

75-100%

50%

abnorme p53-Expression

40-70%

40-60%

pRB-Verlust

>90%

15-40%

p16-Mutationen

<1%

10-40%

fehlende p16-Expression

0-10%

30-70%

CyclinD1

keine Angaben

~45%


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HGF/SF (hepatocyte growth factor/scatter factor), welcher in normaler Lunge sehr gering exprimiert ist, stimuliert epitheliale Zellen zur Proliferation, Bewegung und komplexen Differenzierung, wie Morphogenese und Angiogenese (Birchmeier et al, 1998). Während der vom met-Proto-Onkogen kodierte HGF-Rezeptor generell in normalem Lungengewebe, Kleinzellern und Nichtkleinzellern exprimiert ist, findet sich erhöhte HGF-Expression nur in Nichtkleinzellern (Olivero et al, 1996) und ist dort mit schlechter Prognose korreliert (Siegfried et al, 1997).

Die ras-Genfamilie (K-ras, H-ras, N-ras) ist häufig durch Mutationen aktiviert. Im Gegensatz zu Kleinzellern, die kaum Mutationen aufweisen, zeigen abhängig vom Kollektiv und der Detektionsmethode bis zu 50% der Nichtkleinzeller Mutationen (Richardson & Johnson, 1993; Clements et al, 1995). Etwa 90% aller ras-Mutationen betreffen das K-ras-Gen, davon treten 85% im Codon 12 auf.

K-ras-Mutationen treten in besonders hoher Frequenz in Adenokarzinomen (20-30%) auf, seltener in Plattenepithelkarzinomen. Das Auftreten von ras-Mutationen in Nichtkleinzellern wurde als negativer prognostischer Faktor beschrieben (Slebos et al, 1988; Li et al, 1994; Rosell et al, 1993; Rodenhuis et al, 1992). Interessanterweise sind 70% aller K-ras-Mutationen G->T Transversionen, wie sie auch im p53-Gen vorkommen und durch Einwirkung von polyzyklischen Kohlenwasserstoffen entstehen (siehe unten).

RAS erhält Signale von GRB2- und SOS-Rezeptor-Tyrosin-Kinasen und ist ein GTP-bindendes Protein mit intrinsischer GTPase-Aktivität, wobei gebundenes GTP zu GDP hydrolysiert wird. GTP-gebundenes RAS stellt dabei die aktive Form dar, wodurch Wachstumssignale an den Zellkern weiterleitet. Nach der Hydrolyse zu GDP fällt es in die inaktive Konfiguration. Durch Mutationen im ras-Gen, verliert das mutierte Protein, die Fähigkeit der Hydrolyse des gebundenen GTP und sendet als Folge dauerhafte Wachstumssignale an die Zelle.


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Die RAS-Signaltransduktionskaskade resultiert ultimativ in der Aktivierung von Proto-Onkogenen im Zellkern.

Das myc-Gen ist ein solches Proto-Onkogen, welches zu der amphiphilen Klasse von Transkriptionsfaktoren (Helix-Knick-Helix-Motiv und Leucin-Reißverschluß) zählt. Es ist funktionell als MYC-MAX-Heterodimer aktiv und bindet mit hoher Affinität an CACGTG-Konsensus-Sequenzen, was zur Transkriptions-Aktivierung von in der Signaltransduktionskaskade abwärts gelegenen Genen führt. MYC ist beteiligt am normalen Zell-Wachstum und der Proliferation über die direkte Aktivierung von Genen der DNA-Synthese, vom RNA-Metabolismus und der Zellzyklus-Regulation (Grandori & Eisenman, 1997).

Während eine Aktivierung von MYC sowohl in Kleinzellern als auch in Nichtkleinzellern in der Tumorigenese eine Rolle spielen, kommen Veränderungen von MYCN und MYCL lediglich in Kleinzellern vor. Die Aktivierung der myc-Proto-Onkogene erfolgt durch Amplifikation oder transkriptionelle Deregulation (Krystal et al, 1988). In mehreren Studien konnten in insgesamt 18% bis 31% der Kleinzeller sowie in 8% bis 20% der Nichtkleinzeller (jeweils Primärtumoren und Zellinien) myc-Amplifikationen nachgewiesen werden (Richardson & Johnson,1993).

BCL-2 und p53 sind Schlüsselmoleküle in der Apoptose normaler Zellen. Der programmierte Zelltod wird unter bestimmten Bedingungen, z.B. DNA-Schädigung, eingeleitet. Dieser Weg scheint in einer Vielzahl von Tumorzellen, so auch in Lungentumoren, funktionell beeinträchtigt zu sein. Immunhistologische Untersuchungen zeigten, daß in 75-95% der Kleinzeller das BCL-2-Protein exprimiert ist (Jiang et al, 1995; Kaiser et al, 1996). BCL-2-Expression findet sich häufiger in Plattenepithelkarzinomen (25-35%) als in Adenokarzinomen (10%). Insgesamt ist es in Nichtkleinzellern mit einer neuroendokrinen Differenzierung korreliert (Jiang et al, 1996; Pezzella et al, 1993). Eine inverse Korrelation zwischen BCL-2-Expression und


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abnormer p53-Expression in Nichtkleinzellern führte zu der Hypothese, daß zur Modulation der Apoptose entweder BCL-2-Überexpression oder p53-Mutationen hinreichend ist (Fontanini et al, 1995; Kitagawa et al, 1996). Dies steht im Gegensatz zu kleinzelligen Lungentumoren, bei denen beide Faktoren gemeinsam alteriert sein können.

Das sicherlich am besten charakterisierte Tumorsuppressorgen in Lungentumoren ist p53. Neben häufig auftretenden Allelverlusten (loss of heterozygosity, LOH) auf Chromosom 17p13.1, wo das p53-Gen lokalisiert ist, finden sich Mutationen im zweiten Allel in 75-100% von SCLC und ungefähr 50% der NSCLC (Greenblatt et al, 1994). Immunhistologische Studien zeigten eine abnorme p53-Expression in 40-70% der Kleinzeller und 40-60% der Nichtkleinzeller (Brambilla et al, 1996; Eerola et al, 1997; Nishio et al, 1996; Konishi et al, 1997). Die am häufigsten auftretenden Mutationen im p53-Gen sind G->T Transversionen, wie sie insbesondere nach Bildung von DNA-Addukten durch Kanzerogene im Tabakrauch induziert werden. Darüber hinaus konnte die Entstehung dieser Addukte innerhalb des p53-Genes in Bronchialepithelzellen durch Inkubation mit Benzo[a]pyren erzeugt werden, welche interessanterweise genau in häufig mutierten Regionen (sogenannten ”hotspots“) lagen (Denissenko et al, 1996). Die bisher veröffentlichten Studien zur Korrelation von p53-Status und klinischer Prognose sind kontrovers (Graziano, 1997).

Der p16-CyclinD1-CDK4-RB-Weg ist ein zentraler Bestandteil des Übergangs von der G1 in die S-Phase im Zellzyklus. Mindestens eines dieser vier Gene ist gewöhnlich in Lungentumoren mutiert.

CyclinD1 ist eine Kinase, die über die Hyper-Phosphorylierung des Retinoblastoma-Proteins und daraus resultierender Freisetzung von Transkriptionsfaktoren, die die Replikation von S-Phase-Genen einleitet. Das Proto-Onkogen cyclinD1 ist auf Chromosom 11q13 lokalisiert. In ca. 15% der nichtkleinzelligen Lungentumoren


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finden sich Amplifikationen von cyclinD1 und CyclinD1-Überexpression zeigen ungefähr 45%. Diese Überexpression wurde mit einer schlechten Prognose assoziiert (Tanaka et al, 1998; Betticher et al, 1996).

Das Retinoblastoma-Gen (RB) ist auf Chromosom 13q14 lokalisiert und kodiert ein nukleäres Phosphoprotein. Es hat im nativen Zustand Wachstums-supprimierende Funktion durch Inhibition des Übergangs der G1- in die S-Phase. Kürzlich wurde gezeigt, daß der RAS-Pathway funktionell an die Zellzyklus-Regulation über RB gekoppelt ist (Peeper et al, 1997). RB-Mutationen zusammen mit Verlust des anderen Allels wurden in Lungentumoren beschrieben (Harbour et al, 1988; Horowitz et al, 1990). Abnorme Proteinexpression findet sich in über 90% der SCLC und in 15-40% der NSCLC (Reissmann et al, 1993; Cagle et al, 1997; Xu et al, 1991). Mutationen in RB waren bei NSCLC häufiger in fortgeschrittenen Tumoren (Xu et al, 1994).

Die weniger häufige Deaktivierung von RB in NSCLC läßt andere Wege der Inaktivierung der RB-vermittelten Zellzyklus-Kontrolle vermuten. Das p16INK4\|-\|Protein ist ein Zellzyklus-Modulator, der die RB-Funktion über Inhibierung der CDK4:CyclinD1-Kinase-Aktivität reguliert und stellt das dritte Ziel für Mutationen innerhalb des Zellzyklusweges in Lungentumoren dar. P16INK4 \|-\|Alterationen treten insbesondere in NSCLC auf, während sie in Kleinzellern eher selten sind. In 30-40% der NSCLC wurden homozygote Deletionen bzw. Punktmutationen beschrieben (Washimi et al, 1995; Shimizu et al, 1995; Rusin et al, 1996). Fehlende Expression auf RNA bzw. auf Proteinebene wurde in 30-70% der untersuchten Lungentumoren beschrieben. In Tumoren ohne nachweisbare Mutationen wurde als mögliche Ursache der fehlenden Expression von p16INK4 die Hypermethylierung im 5‘-CpG-Bereich des Promotors und daraus resultierende transkriptionelle Herabregulation im erhaltenen Allel diskutiert (Merlo et al, 1995;


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Otterson et al, 1995). Zusammenfassend spielen p16-Mutationen eher in NSCLC und RB-Inaktivierung präferenziell in SCLC eine Rolle. Während eine Inaktivierung von beiden Genen, RB und p16, gleichzeitig ungewöhnlich ist, sind CyclinD1-Überexpressionen zusätzlich möglich (Shapiro et al, 1995).

Abb. 1 Chromosomale Lokalisation wichtiger Onko- und Tumorsuppressorgene in Lungentumoren. Proto-Onkogene sind rechts, Tumorsuppressorgene sind links neben den Chromosomenideogrammen dargestellt.

Cytogenetische Untersuchungen sowie Allelotypisierungsstudien haben neben Regionen mit bereits bekannten und gut charakterisierten Tumorsuppressorgenen auch solche gefunden, bei denen der zugrundeliegende genetische Defekt noch nicht aufgeklärt ist. Die am häufigsten auftretende Veränderung ist die Deletion einer Kopie von Chromosom 3p in mehr als 90% der SCLC bzw. mehr als 80% der NSCLC, welche auf die Existenz mehrerer Tumorsuppressorgene hindeutet. Die Allelotypisierungsanalyse mit mehreren Markern impliziert mindestens die drei Regionen 3p25-p26, 3p21.3-22 und 3p14-cen (Hibi et al, 1992). In


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Lungentumorzellinien wurden 5 separate homozygote Deletionen beschrieben, drei bei 3p21, eine bei 3p12-p13 und eine bei 3p14.2 (Rabbitts et al, 1990; Drabkin et al, 1992; Latif et al, 1992; Todd et al, 1997). Obwohl bereits zahlreiche Kandidatengene auf Chromosom 3p untersucht wurden, konnte bisher kein Gen mit funktioneller Tumorsuppressor-Aktivität und gehäuften Mutationen in Lungentumoren identifiziert werden. Kürzlich wurde das FHIT-Gen auf Chromosom 3p14.2 beschrieben, welches den fragilen Locus FRA3B überspannt. Aufgrund von häufigen Allelverlusten, homozygoten Deletionen und aberranten Transkripten, stellt es ein Kandidatengen für die Tumorigenese in Lungen dar (Sozzi et al, 1996; Fong et al, 1997; Yanagisawa et al, 1996). Seine Funktion bleibt aber noch zu klären.

Weitere Allelverluste sind für die Regionen 1p, 1q, 2q, 5q, 6p, 6q, 8p, 8q, 10q, 11p, 11q, 14q, 17q, 18q und 22q beschrieben worden (Sekido et al, 1998), welche noch nicht charakterisierte Kandidatengene beherbergen. Häufige Allelverluste auf 13q mit geringerer Inzidenz von RB-Mutationen (Tamura et al, 1997) sowie eine höhere Inzidenz von LOH auf Chromosom 17p13.3 als auf 17p13.1 und entsprechenden p53-Mutationen (Konishi et al, 1998) sprechen außerdem auch für die Existenz weiterer Tumorsuppressorgene auf diesen Chromosomenarmen.

Mit der komparativen genomischen Hybridisierung (CGH) konnten Überrepräsentationen und Amplifikationen auf den folgenden Chromosomen aufgedeckt werden: 1p, 1q, 2p, 3q, 5p, 8q, 11q, 16p, 17q und 19q. Dabei ist lediglich bei den Regionen 1p32 (MYCL), 2p25 (MYCN), 8q24 (MYC) und 11q13 (CycD1) das zugrundeliegende Onkogen bekannt.


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1.4. Zeitlicher Ablauf genetischer Veränderungen in der Tumorigenese von Lungentumoren

Vor dem klinisch offenkundigen Lungenkarzinomen treten eine Reihe morphologisch distinkter präneoplastischer Veränderungen des Bronchialepithels auf, welche die Schritte von der Hyperplasie, der Metaplasie, der Dysplasie und dem Carcinoma in situ umfassen (siehe Abb. 2).

Abb. 2 Schematische Darstellung der Bildung eines invasiven Karzinoms mit Metastasierung ausgehend von mehrreihigem Flimmerepithel, über Hyper- und Dysplasie und carcinoma in situ.

An Tumorgewebe angrenzende präneoplastische Zellen zeigen einige genetische Veränderungen, wie sie in typischen Tumorzellen auftreten, wie ras-Mutationen, p53-


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Immunreativität und DNA-Aneuploidie (Nuorva et al, 1993; Bennett et al, 1993; Hirano et al, 1994; Smith et al, 1996; Li et al, 1994). Über Allelotypisierungsstudien und Mutationsanalyse an mikrodisseziertem präneoplastischem Epithel und frühen Tumorstadien konnte nachgewiesen werden, daß 3p-Allelverluste die frühesten Ereignisse sind, gefolgt von 9p- und 17p-Allelverlusten mit p53-Mutationen, 5q-LOH und K-ras-Mutationen (Sundaresan et al, 1992; Chung et al, 1995; Hung et al, 1995; Kishimoto et al, 1995; Sugio et al, 1994).

Abb. 3 Sequentielle Akkumulation genetischer Veränderungen in der Tumorigenese von nichtkleinzelligen Lungentumoren (nach Sekido et al, 1998)

Diese Beobachtungen stimmen auch mit dem aufgestellten Modell überein, nachdem sich zunächst multiple genetische Mutationen akkumulieren bis es zur Entartung der Zellen kommt.


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1.5. Tumorprogression und Metastasierung

Das Hauptproblem bei der Behandlung von Lungenkarzinomen ist zumeist die Metastasierung. Sie entscheidet in der Regel über das Schicksal eines Patienten.

Dabei handelt es sich um einen komplexen Prozeß, der von Seiten der metastasierenden Tumorzelle eine Reihe von Eigenschaften und Fähigkeiten voraussetzt.

Zunächst muß sich die Zelle aus dem Zellverband des Primärtumors lösen und einen Anschluß an das Gefäßsystem suchen. Dabei ist sowohl die lymphogene als auch hämatogene Ausbreitung möglich. Erstere resultiert in der Ausbildung von Lymphknoten-Metastasen, welche zunächst vornehmlich in unmittelbarer Nähe zum Primärtumor auftreten. Bei der Verbreitung über das Blutgefäßsystem kommt es zur Entstehung von Organ-Metastasen. Die hämatogene Disseminierung ist sehr typisch für Lungentumoren. Dabei kann jedes Organ betroffen sein, wobei gehäuft Leber-, Nebennieren-, Gehirn- und Knochenmetastasen auftreten. Während des Transportes im Gefäßsystem hat die Zelle vielfältige mechanische Belastungen sowie Angriffe des Immunsystems zu überstehen und muß letztlich das Gefäßsystem wieder verlassen, sich neu ansiedeln und proliferieren, um eine Tochtergeschwulst auszubilden (Brodt, 1996).

Der Prozeß der Progression und Metastasierung bedarf einer Vielzahl von Veränderungen, wie beispielsweise der Expression von Matrix-degradierenden Enzymen und der Sekretion von Wachstumsfaktoren. Die dabei involvierten Gene spielen wahrscheinlich in mehreren Tumorentitäten eine Rolle.

Viele Veränderungen in der Progression von Lungentumoren sind noch nicht geklärt. Den sich anhäufenden Daten über chromosomale und subchromosomale Veränderungen steht eine Minderheit an bereits aufgedeckten Kandidatengenen


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gegenüber. Zusätzlich erschwert die histologische Vielfalt von Lungentumoren die Erarbeitung progressions-assoziierter Marker. Ein weiteres Problem ist die histologisch beobachtete Heterogenität dieser Tumorentität, welche in bis zu 30% der Fälle auftritt (Müller & Fisseler-Eckhoff, 1989).

Die Klassifikation der Lungentumoren basiert auf der Histologie und ist morphologisch, d.h. primär deskriptiv, ausgerichtet. Sie kann nur in begrenztem Umfang Aussagen zum biologischen Verhalten des Tumors treffen. Morphologische Parameter, wie hohe mitotische Aktivität, Differenzierungsgrad, intraepitheliales Wachstum, Lymph- und Blutgefäßinvasion, sind zwar wichtige Merkmale in der Beschreibung eines Tumors, sie definieren jedoch nur einen Ist-Zustand.

Das Ziel sollte es sein, Kriterien zu finden, die Aussagen über das maligne Potential eines Tumors erlauben und prädiktiv auf eine wirksame Therapie hinweisen. So könnte beispielsweise bei chirurgisch kurativ operierten Tumoren, die eine erhöhte Malignität aufweisen, eine zusätzliche Chemotherapie durchgeführt werden, in der Hoffnung, klinisch nicht faßbare Mikrometastasen zu zerstören. Gerade solche Kombinationstherapien könnten dazu beitragen, die Mortalitätsrate zu senken.

Die vorliegende Arbeit ist Bestandteil eines Projektes, in dem Korrelationen zwischen genetischen Veränderungen und den Histo- und biologischen Phänotypen erstellt werden und eine genetische Klassifikation von Lungentumoren erarbeitet werden soll. Der hier vorliegende Teil befaßt sich insbesondere mit der Korrelation chromosomaler Veränderungen mit der Progression und dem metastatischen Phänotyp, der Analyse von Kandidatengenen innerhalb häufig veränderter chromosomaler Regionen und der Aufdeckung neuer Kandidatengene in Lungentumoren.


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