Richard, Frank: Chromosomale Imbalancen invasiv duktaler und invasiv lobulärer Mammakarzinome detektiert mittels komparativer genomischer Hybridisierung (CGH)

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


Dissertation
Chromosomale Imbalancen invasiv duktaler und invasiv lobulärer Mammakarzinome detektiert mittels komparativer genomischer Hybridisierung (CGH)

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

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von Herrn Frank Richard aus Freiburg

Dekan: Prof. Dr. med. M. Dietel

Gutachter:
Prof. Dr. med. M. Dietel
Prof. Dr. med. H. Kreipe
Prof. Dr. med. W. Böcker

eingereicht: 29.01.1999

Datum der Promotion: 13.12.99

Abstarkt

Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der molekularzytogenetischen Charakterisierung von invasiv duktalen und invasiv lobulären Mammakarzinomen sowie der Identifizierung unterschiedlicher genetischer Alterationsmuster in Tumorsubgruppen der invasiv duktalen Mammakarzinome. Mit Hilfe der komparativen genomischen Hybridisierung (CGH) wurden 30 invasiv duktale und 20 invasiv lobuläre Mammakarzinome auf genetische Veränderungen untersucht.

In beiden Tumorarten überwiegen DNA-Deletionen gegenüber DNA-Gewinnen, daher scheint die Inaktivierung tumorsupprimierender Gene einen größeren Einfluß auf das maligne Wachstumsverhalten auszuüben. Invasiv duktale Mammakarzinome zeichnen sich durch eine im Mittel größere Anzahl an Alterationen pro Tumorfall aus als invasiv lobuläre Karzinome (14,9 vs. 8,9). Neben einer größeren Anzahl an DNA-Verlusten ist auch die Anzahl der DNA-Überrepräsentierungen deutlich höher verglichen mit invasiv lobulären Mammakarzinomen (6,2 pro Tumorfall vs. 2,7 pro Tumorfall).

DNA-Gewinne auf Chromosom 1q und DNA-Verluste auf den Chromosomen 6q, 11q22-qter und 13q fanden sich in >=40% der Fälle in beiden histologischen Tumortypen. In invasiv duktalen Mammakarzinomen traten DNA-Gewinne mit größerer Frequenz auf den Chromosomen 6p, 8q, 11q13, 16p, 17q, 19p/q und 20q auf. Ebenfalls häufiger waren DNA-Deletionen auf den Chromosomen 2q, 3p, 4p/q, 5q, 7p, 8p, 9q, 10q und 15q zu finden. DNA-Verluste auf den Chromosomen 16q, 17p, 18q und 22q wurden dagegen vermehrt in invasiv lobulären Karzinomen detektiert.

Gut (G1) und schlecht (G3) differenzierte invasiv duktale Mammakarzinome zeichnen sich durch ein unterschiedliches genetisches Muster aus. Während gut differenzierte Tumore durch DNA-Gewinne auf 1q, 11q11-13, 16p und 20q gekennzeichnet sind, weisen die schlecht differenzierten Tumore zusätzlich DNA-Deletionen im Bereich der Chromosomen 5q, 18q und 21q21 auf.

Außerdem läßt sich ein unterschiedliches genetisches Muster bei Östrogenrezeptor-positiven und Östrogenrezeptor-negativen invasiv duktalen Mammakarzinomen feststellen.

Die Östrogenrezeptor-negativen Tumore zeigen eine größere Anzahl an Alterationen, dazu gehören zusätzliche DNA-Überrepräsentierungen auf 1p, 6p und 22q und DNA-Verluste der Chromosomen 5q, 7p, 8p und 12q.

Somit läßt sich feststellen, daß sich invasiv duktale und invasiv lobuläre Mammakarzinome durch ein wiederkehrendes Muster chromosomaler Veränderungen charakterisieren lassen.

Schlagwörter:
CGH, Mammakarzinom, Genetik, Tumorprogression

Abstract

The aim of the study was to analyze invasive ductal and invasive lobular breast carcinomas regarding to molecular DNA imbalances as well as different DNA imbalances in tumor subgroups of the invasive ductal carcinomas.

Comparative genomic hybridization (CGH) was applied to analyze 30 invasive ductal and 20 invasive lobular breast carcinomas to carry out genetic alterations.

In both tumor subgroups, DNA losses showed a higher incidence compared to DNA gains, suggesting a higher influence of inactivation of tumor suppressor genes in tumor progression. Invasive ductal carcinomas showed a higher incidence of alterations per case compared to invasive lobular carcinomas (14,9 vs. 8,9). Besides a higher incidence of DNA losses, particularly DNA gains were statistically significant in invasive ductal carcinomas (6,2 per tumorcase vs. 2,7 per tumorcase).

DNA gains on chromosome 1q and DNA losses on chromosomes 6q, 11q22-qter and 13q were investigated in >=40% of all tumor cases. DNA gains were observed with a higher frequency in invasive ductal carcinomas on 6p, 8q, 11q13, 16p, 17q, 19p/q and 20q. Additionally, DNA losses showed a higher incidence on 2q, 3p, 4p/q, 5q, 7p, 8p, 9q, 10q and 15q compared to invasive lobular carcinomas. In contrast, DNA losses on 16q, 17p, 18q and 22q reached statistical significance in invasive lubular carcinomas.

Well-differentiated (G1) and poorly differentiated (G3) invasive ductal carcinomas reflected different genetic imbalances. Well-differentiated carcinomas are associated with DNA gains on 1q, 11q11-13, 16p and 20q, whereas poorly differentiated tumors showed additional DNA losses on 5q, 18q and 21q21.

Furthermore, the investigation indicated that the average number of alterations is correlated also to the estrogen receptor content of the invasive ductal carcinomas. Tumors with estrogen receptor negative content showed a higher incidence of alterations on the following regions, i.e., DNA gains on 1p, 6p and 22q and DNA losses on 5q, 7p, 8p and 12q.

Consequently, invasive ductal and invasive lobular carcinomas are characterized by distinct patterns of chromosomal alterations.

Keywords:
CGH, breast cancer, genetics, tumor progression


Seiten: [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57-58] [59] [60]

Inhaltsverzeichnis

TitelseiteChromosomale Imbalancen invasiv duktaler und invasiv lobulärer Mammakarzinome detektiert mittels komparativer genomischer Hybridisierung (CGH)
1 Einleitung
1.1Das Mammakarzinom
1.2Komparative genomische Hybridisierung
1.3Bekannte genetische Alterationen in invasiv duktalen und invasiv lobulären Mammakarzinomen
1.4Fragestellung
2 Material und Methoden
2.1Chemikalien und Geräte
2.2Methoden
2.2.1Tumormaterial
2.2.2DNA-Extraktion
2.2.3Präparation der Metaphasenchromosomen
2.2.4DNA-Markierung (Nick-Translation)
2.2.5Hybridisierung
2.2.6DNA-Nachweis
2.2.7Bildaufnahme
2.2.8Bildverarbeitung und Auswertung
3 Ergebnisse
3.1Genetische Alterationen in invasiv duktalen Mammakarzinomen
3.2Genetische Alterationen in invasiv lobulären Mammakarzinomen
3.3Vergleich genetischer Alterationen in invasiv duktalen und invasiv lobulären Mammakarzinomen
3.4Genetische Alterationen in gut und schlecht differenzierten invasiv duktalen Mammakarzinomen
3.5Vergleich von Östrogenrezeptor-positiven und -negativen invasiv duktalen Mammakarzinomen
4 Diskussion
4.1Invasiv duktale Mammakarzinome
4.1.1Genetische Alterationen in Abhängigkeit des Differenzierungsgrades
4.1.2Genetische Alterationen in Abhängigkeit des Östrogenrezeptor-Status
4.2Invasiv lobuläre Mammakarzinome
5 Zusammenfassung
Bibliographie Literatur
Abkürzungsverzeichnis Anhang
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
Lebenslauf
Danksagung
Selbständigkeitserklärung

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Klinisch pathologische Daten der untersuchten invasiv duktalen Mammakarzinome.
Tabelle 2: Klinisch pathologische Daten der untersuchten invasiv lobulären Mammakarzinome.
Tabelle 3: Genetische Alterationen in invasiv duktalen Mammakarzinomen
Tabelle 4: Genetische Alterationen in invasiv lobulären Mammakarzinomen.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Histologische Beispiele für ein a) invasiv duktales und b) invasiv lobuläres Mammakarzinom.
Abbildung 2: Methodische Schritte der CGH-Analyse.
Abbildung 3: Chromosomenmetaphase im FITC- ,TRITC- und DAPI-Bild.
Abbildung 4: CGH-Bildauswertungsschritte.
Abbildung 5: Histogramm von Chromosom 9 bei (A) invasiv duktalen (IDC) und (B) invasiv lobulären (ILC) Mammakarzinomen, blau= 99% Signifikanz der genetischen Alterationen, grün= 95% Signifikanz. (C): Darstellung des Differenzhistogramms: rot= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in IDC, grün= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in ILC, weiße Areale zwischen farbigen Anteilen und der 0% Inzidenzlinie= Anteil der gemeinsamen Veränderungen von IDC und ILC; grau = 99% Signifikanz der genetischen Alterationen, hellgrau = 95% Signifikanz.
Abbildung 6: CGH-Histogramm der genetischen Alterationen in 30 invasiv duktalen Mammakarzinomen, blau= 99% Signifikanz der genetischen Alterationen, grün= 95% Signifikanz; die senkrechten Linien links und rechts der Ideogramme entsprechen einer 50%igen Inzidenz (innen) bzw. 100%igen Inzidenz (außen).
Abbildung 7: CGH-Histogramm über alle genetischen Alterationen in 20 invasiv lobulären Mammakarzinomen, blau= 99% Signifikanz der genetischen Alterationen, grün= 95% Signifikanz; die senkrechten Linien links und rechts der Ideogramme entsprechen einer 50%igen Inzidenz (innen) bzw. 100%igen Inzidenz (außen).
Abbildung 8: Arithmetisches Mittel der DNA-Aberrationen pro Tumorfall in invasiv duktalen (IDC, n=30) und invasiv lobulären (ILC, n=20) Mammakarzinomen.
Abbildung 9: Anzahl der DNA-Gewinne und DNA-Verluste in a) invasiv duktalen (IDC, n=30) und b) invasiv lobulären (ILC, n=20) Mammakarzinomen.
Abbildung 10: a) DNA-Gewinne und b) DNA-Verluste pro Tumorfall in invasiv duktalen (IDC, n=30) und invasiv lobulären (ILC, n=20) Mammakarzinomen.
Abbildung 11: Differenzhistogramm von 30 invasiv duktalen (IDC) und 20 invasiv lobulären (ILC) Mammakarzinomen. (rot= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in IDC, grün= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in ILC; weiße Areale zwischen farbigen Anteilen und dem Chromosomenideogramm= Anteil der gemeinsamen Veränderungen von IDC und ILC; grau= 99% Signifikanz der genetischen Alterationen, hellgrau= 95% Signifikanz. Die senkrechten Linien links und rechts der Ideogramme entsprechen einer 50%igen Inzidenz (innen) bzw. 100%igen Inzidenz (außen).
Abbildung 12: Chromosomale Verteilung von a) DNA-Gewinnen und b) DNA-Verlusten in 30 invasiv duktalen (blau) und 20 invasiv lobulären (orange) Mammakarzinomen.
Abbildung 13: Differenzhistogramme der Chromosomen 5 (a) und 21 (b) bei gut (G1) und schlecht (G3) differenzierten invasiv duktalen Mammakarzinomen, grün= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in G1-Karzinomen, rot= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in G3-Karzinomen; weiße Areale zwischen farbigen Anteilen und der 0%-Inzidenzlinie= Anteil der gemeinsamen Veränderungen in G1- und G3-Karzinomen; grau= 99% Signifikanz der genetischen Alterationen, hellgrau= 95% Signifikanz.
Abbildung 14: Differenzhistogramm zwischen 21 Östrogenrezeptor-positiven (ER+) und 8 Östrogenrezeptor-negativen (ER-) invasiv duktalen Mammakarzinomen; grün= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in ER+, rot= Überschuß der chromosomalen Imbalancen in ER-; weiße Areale zwischen farbigen Anteilen und dem Chromosomenideogramm= Anteil der gemeinsamen Veränderungen in ER+ und ER-; grau= 99% Signifikanz der genetischen Alterationen, hellgrau = 95% Signifikanz; die senkrechten Linien links und rechts der Ideogramme entsprechen einer 50%igen Inzidenz (innen) bzw. 100%igen Inzidenz (außen).

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Thu Sep 20 11:14:14 2001