@phdthesis{Hammer2012,
  author    = {Hammer, Paul},
  title     = {Transkriptomweite Untersuchungen von Prostata-Krebszelllinien im Kontext medizinischer Strahlentherapie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-63190},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Strahlentherapie ist neben der Chemotherapie und einer operativen Entfernung die st{\"a}rkste Waffe f{\"u}r die Bek{\"a}mpfung b{\"o}sartiger Tumore in der Krebsmedizin. Nach Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist Krebs die zweith{\"a}ufigste Todesursache in der westlichen Welt, wobei Prostatakrebs heutzutage die h{\"a}ufigste, m{\"a}nnliche Krebserkrankung darstellt. Trotz technologischer Fortschritte der radiologischen Verfahren kann es noch viele Jahre nach einer Radiotherapie zu einem Rezidiv kommen, was zum Teil auf die hohe Resistenzf{\"a}higkeit einzelner, entarteter Zellen des lokal vorkommenden Tumors zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden kann. Obwohl die moderne Strahlenbiologie viele Aspekte der Resistenzmechanismen n{\"a}her beleuchtet hat, bleiben Fragestellungen, speziell {\"u}ber das zeitliche Ansprechen eines Tumors auf ionisierende Strahlung, gr{\"o}ßtenteils unbeantwortet, da systemweite Untersuchungen nur begrenzt vorliegen. Als Zellmodelle wurden vier Prostata-Krebszelllinien (PC3, DuCaP, DU-145, RWPE-1) mit unterschiedlichen Strahlungsempfindlichkeiten kultiviert und auf ihre {\"U}berlebensf{\"a}higkeit nach ionisierender Bestrahlung durch einen Trypanblau- und MTT-Vitalit{\"a}tstest gepr{\"u}ft. Die proliferative Kapazit{\"a}t wurde mit einem Koloniebildungstest bestimmt. Die PC3 Zelllinie, als Strahlungsresistente, und die DuCaP Zelllinie, als Strahlungssensitive, zeigten dabei die gr{\"o}ßten Differenzen bez{\"u}glich der Strahlungsempfindlichkeit. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurden die beiden Zelllinien ausgew{\"a}hlt, um anhand ihrer transkriptomweiten Genexpressionen, eine Identifizierung potentieller Marker f{\"u}r die Prognose der Effizienz einer Strahlentherapie zu erm{\"o}glichen. Weiterhin wurde mit der PC3 Zelllinie ein Zeitreihenexperiment durchgef{\"u}hrt, wobei zu 8 verschiedenen Zeitpunkten nach Bestrahlung mit 1 Gy die mRNA mittels einer Hochdurchsatz-Sequenzierung quantifiziert wurde, um das dynamisch zeitversetzte Genexpressionsverhalten auf Resistenzmechanismen untersuchen zu k{\"o}nnen. Durch das Setzen eines Fold Change Grenzwertes in Verbindung mit einem P-Wert < 0,01 konnten aus 10.966 aktiven Genen 730 signifikant differentiell exprimierte Gene bestimmt werden, von denen 305 st{\"a}rker in der PC3 und 425 st{\"a}rker in der DuCaP Zelllinie exprimiert werden. Innerhalb dieser 730 Gene sind viele stressassoziierte Gene wiederzufinden, wie bspw. die beiden Transmembranproteingene CA9 und CA12. Durch Berechnung eines Netzwerk-Scores konnten aus den GO- und KEGG-Datenbanken interessante Kategorien und Netzwerke abgeleitet werden, wobei insbesondere die GO-Kategorien Aldehyd-Dehydrogenase [NAD(P)+] Aktivit{\"a}t (GO:0004030) und der KEGG-Stoffwechselweg der O-Glykan Biosynthese (hsa00512) als relevante Netzwerke auff{\"a}llig wurden. Durch eine weitere Interaktionsanalyse konnten zwei vielversprechende Netzwerke mit den Transkriptionsfaktoren JUN und FOS als zentrale Elemente identifiziert werden. Zum besseren Verst{\"a}ndnis des dynamisch zeitversetzten Ansprechens der strahlungsresistenten PC3 Zelllinie auf ionisierende Strahlung, konnten anhand der 10.840 exprimierten Gene und ihrer Expressionsprofile {\"u}ber 8 Zeitpunkte interessante Einblicke erzielt werden. W{\"a}hrend es innerhalb von 30 min (00:00 - 00:30) nach Bestrahlung zu einer schnellen Runterregulierung der globalen Genexpression kommt, folgen in den drei darauffolgenden Zeitabschnitten (00:30 - 01:03; 01:03 - 02:12; 02:12 - 04:38) spezifische Expressionserh{\"o}hungen, die eine Aktivierung sch{\"u}tzender Netzwerke, wie die Hochregulierung der DNA-Reparatursysteme oder die Arretierung des Zellzyklus, ausl{\"o}sen. In den abschließenden drei Zeitbereichen (04:38 - 09:43; 09:43 - 20:25; 20:25 - 42:35) liegt wiederum eine Ausgewogenheit zwischen Induzierung und Supprimierung vor, wobei die absoluten Genexpressionsver{\"a}nderungen ansteigen. Beim Vergleich der Genexpressionen kurz vor der Bestrahlung mit dem letzten Zeitpunkt (00:00 - 42:53) liegen mit 2.670 die meisten ver{\"a}ndert exprimierten Gene vor, was einer massiven, systemweiten Genexpressions{\"a}nderung entspricht. Signalwege wie die ATM-Regulierung des Zellzyklus und der Apoptose, des NRF2-Signalwegs nach oxidativer Stresseinwirkung und die DNA-Reparaturmechanismen der homologen Rekombination, des nicht-homologen End Joinings, der MisMatch-, der Basen-Exzision- und der Strang-Exzision-Reparatur spielen bei der zellul{\"a}ren Antwort eine tragende Rolle. {\"A}ußerst interessant sind weiterhin die hohen Aktivit{\"a}ten RNA-gesteuerter Ereignisse, insbesondere von small nucleolar RNAs und Pseudouridin-Prozessen. Demnach scheinen diese RNA-modifizierenden Netzwerke einen bisher unbekannten funktionalen und sch{\"u}tzenden Einfluss auf das Zell{\"u}berleben nach ionisierender Bestrahlung zu haben. All diese sch{\"u}tzenden Netzwerke mit ihren zeitspezifischen Interaktionen sind essentiell f{\"u}r das Zell{\"u}berleben nach Einwirkung von oxidativem Stress und zeigen ein komplexes aber im Einklang befindliches Zusammenspiel vieler Einzelkomponenten zu einem systemweit ablaufenden Programm.},
  language  = {de}
}