Charakterisierung der DNA-Methylierung von Biomarkern in Brust- und Darmkrebs

Abstract

Diese Arbeit umfasst die Charakterisierung der DNA-Methylierung von Biomarkern für Brust- und Darmkrebs auf mikrodissektiertem Gewebe, sowie der Identifizierung neuer prognostischer Marker für Brustkrebs. Im Rahmen der Arbeit wurden dabei Methoden für multiplexierte PCRs von sehr geringen DNA Mengen aus mikrodissektierten Zellen etabliert und optimiert. Es wird gezeigt, dass sich die DNA-Methylierung in heterogenen Tumorproben von der in Epithel- und Stromazellen unterscheidet. Die Analyse der Methylierung des für Brustkrebs prognostischen Biomarkers PITX2 auf Tumorepithelzellen könnte zu einer Verbesserung der prognostischen Aussagekraft beitragen. Die etablierte multiplexierte PCR ermöglicht die Analyse der DNA-Methylierung von PITX2 und acht weiteren Biomarkern aus einer einzigen mikrodissektierten Probe. Eine weitere multiplexierte Mikrodissektionsstudie untersucht unter anderem die DNA-Methylierung von sieben Regionen des für Darmkrebs diagnostischen Biomarkers SEPT9 in Tumor und Tumor benachbarten Epithel- und Stromazellen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methylierung in den untersuchten Regionen nicht homogen verteilt ist: CpG Inseln im intragenischen Bereich zeigen deutlich stärkere differentielle Methylierung zwischen den Zelltypen als solche im Bereich des Transkriptionsstarts. Eine quantitative direkte Bisulfit-Sequenzierungsstudie zur Identifizierung von prognostischen Markern in 162 Brusttumoren mit 202 potentiellen Markerkandidaten resultiert in einem DNA-Methylierungs Biomarker im Promotor des Gens CDO1. Dieser zeigte in den untersuchten Brustkrebsproben von adjuvant mit Anthrazyklin behandelten Patientinnen signifikante prognostische Eigenschaften.

This thesis describes the characterisation of DNA methylation for known breast and colon cancer biomarkers on microdissected cells, as well as identification DNA methylation within seven different regions of the diagnostic biomarker for colon cancer, SEPT9, was investigated in a study of microdissected colon tumor epithelial and stromal cells along with adjacent cells. The results indicate that DNA methylation at different regions of SEPT9 is not homogenous: CpG Islands in intragenic regions of SEPT9 show significantly higher differential DNA methylation levels between the cell types compared to regions close to the transcription start site. of a potential novel prognostic DNA methylation marker for breast cancer. In order to analyse DNA methylation in different regions of a limited number of microdissected cells, a method for multiplexing PCRs was established. The results of this microdissection study in breast tumors showed that the DNA methylation of a biomarker can differ in a heterogeneous sample compared to microdissected epithelial and stromal cells from the same tumor. Evidence is shown that the DNA methylation measurement of the known prognostic biomarker, PITX2, in tumor epithelial cells may even contribute to enhancement of the prognostic power of PITX2. Lastly, a quantitative bisulfite sequencing study was conducted to analyze the DNA methylation of 202 potential biomarker candidates in a retrospective cohort of 162 breast cancer patients. The DNA methylation of CDO1 methylation was shown to be a potential strong predictor for distant metastasis in the cohort of breast cancer patients who received adjuvant anthracycline-based chemotherapy.