PREISTRÄGER 2016 – Abstracts der Arbeiten

Gewinner der Medizinischen Universität Graz Mag.pharm. Jelena BELIC, PhD “Whole-genome plasma sequencing reveals focal amplifications as a driving force in metastatic prostate cancer” Genomic alterations in metastatic prostate cancer remain incompletely characterized. Here we analyse 493 prostate cancer cases from the TCGA database and perform whole-genome plasma sequencing on 95 plasma samples derived from 43 patients with metastatic prostate cancer. From these samples, we identify established driver aberrations in a cancer-related gene in nearly all cases (97.7%), including driver gene fusions (TMPRSS2:ERG), driver focal deletions (PTEN, RYBP and SHQ1) and driver amplifications (AR and MYC). In serial plasma analyses, we observe changes in focal amplifications in 40% of cases. The mean time interval between new amplifications was 26.4 weeks (range: 5–52 weeks), suggesting that they represent rapid adaptations to selection pressure. An increase in neuron-specific enolase is accompanied by clonal pattern changes in the tumour genome, most consistent with subclonal diversification of the tumour. Our findings suggest a high plasticity of prostate cancer genomes with newly occurring focal amplifications as a driving force in progression.

Ehsan BONYADI RAD, MSc “Notch4 Signaling Induces a Mesenchymal–Epithelial–like Transition in Melanoma Cells to Suppress Malignant Behaviors” The effects of Notch signaling are context-dependent and both oncogenic and tumorsuppressive functions have been described. Notch signaling in melanoma is considered oncogenic, but clinical trials testing Notch inhibition in this malignancy have not proved successful. Here, we report that expression of the constitutively active intracellular domain of Notch4 (N4ICD) in melanoma cells triggered a switch from a mesenchymal-like parental phenotype to an epithelial-like phenotype. The epithelial-like morphology was accompanied by strongly reduced invasive, migratory, and proliferative properties concomitant with the downregulation of epithelial–mesenchymal transition markers Snail2 (SNAI2), Twist1, vimentin (VIM), and MMP2 and the reexpression of E-cadherin (CDH1). The N4ICD-induced phenotypic switch also resulted in significantly reduced tumor growth in vivo. Immunohistochemical analysis of primary human melanomas and cutaneous metastases revealed a significant correlation between Notch4 and Ecadherin expression. Mechanistically, we demonstrate that N4ICD induced the expression of the transcription

factors Hey1 and Hey2, which bound directly to the promoter regions of Snail2 and Twist1 and repressed gene transcription, as determined by EMSA and luciferase assays. Taken together, our findings indicate a role for Notch4 as a tumor suppressor in melanoma, uncovering a potential explanation for the poor clinical efficacy of Notch inhibitors observed in this setting.

Katharina JANDL, BSc, MSc “Activated Prostaglandin D2 receptors on macrophages enhances neutrophil recruitment into the lung” Background: Prostaglandin (PG) D2 is an early-phase mediator in inflammation, but its action and the roles of the 2 D-type prostanoid receptors (DPs) DP1 and DP2 (also called chemoattractant receptor–homologous molecule expressed on TH2 cells) in regulating macrophages have not been elucidated to date. Objective: We investigated the role of PGD2 receptors on primary human macrophages, as well as primary murine lung macrophages, and their ability to influence neutrophil action in vitro and in vivo. Methods: In vitro studies, including migration, Ca21 flux, and cytokine secretion, was conducted with primary human onocyte derived macrophages and neutrophils and freshly isolated murine alveolar and pulmonary interstitial macrophages. In vivo pulmonary inflammation was assessed in male BALB/c mice. Results: Activation of DP1, DP2, or both receptors on human macrophages induced strong intracellular Ca21 flux, cytokine release, and migration of macrophages. In a murine model of LPS-induced pulmonary inflammation, activation of each PGD2 receptor resulted in aggravated airway neutrophilia, tissue myeloperoxidase activity, cytokine contents, and decreased lung compliance. Selective depletion of alveolar macrophages abolished the PGD2-enhanced inflammatory response. Activation of PGD2 receptors on human macrophages enhanced the migratory capacity and prolonged the survival of neutrophils in vitro. In human lung tissue specimens both DP1 and DP2 receptors were located on alveolar macrophages along with hematopoietic PGD synthase, the rate-limiting enzyme of PGD2 synthesis. Conclusion: For the first time, our results show that PGD2 markedly augments disease activity through its ability to enhance the proinflammatory actions of macrophages and subsequent neutrophil activation. (J Allergy Clin Immunol 2016;137:833-43.)

Gewinner der Medizinischen Universität Innsbruck: Dr.in med.univ. Romana GERNER "Lipocalin 2 Protects from Inflammation and Tumorigenesis Associated with Gut Microbiota Alterations" Auslöser von Dickdarmkrebs entlarvt Mit der Forschungsarbeit der jungen Ärztin ist es gelungen, ein Darmbakterium als Auslöser für Dickdarmkrebs zu entlarven sowie die Interaktion zwischen dem infektionsabwehrenden Eiweiß Lipocalin-2 (LCN2) und der Keimwelt des Darms zu beleuchten und damit neue

Erkenntnisse für die Entstehung chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen (CED) zu gewinnen. Anhand eines von Gerner und Ihren KollegInnen neu etablierten genetischen Colitis-Modells konnte gezeigt werden, dass Mäuse, denen krankheitsspezifisch das antientzündliche Zytokin IL-10 sowie auch das Protein LCN2 fehlt, eine schwerwiegendere Entzündung und nach einer gewissen Zeit auch Tumoren entwickelten. Mit der Gabe von Antibiotika entwickelten die Tiere keine Tumoren und nur eine milde Entzündung. „Die Sequenzierung der Mikrobiota und die Schaffung einer Bakterienkultur führte uns zu einem Keim namens Alistipes, der sich in unseren Versuchen als Auslöser von Dickdarmkrebs in einem Mausmodell enttarnen ließ“, beschreibt Romana Gerner den molekularbiologischen Zusammenhang. Dieser Keim ist interessanterweise auch bei bestimmten PatientInnen mit Kolorektalem Karzinom zu finden. Dem antimikrobiellen Protein LCN2 wird in diesem Kontext eine schützende Funktion in der Entstehung von intestinalen Entzündungen und Darmtumoren, die mit einer veränderten Mikrobiota in Zusammenhang stehen, zugeschrieben, womit sich neue Therapieansätze für CED ergeben.

Victoria KLEPSCH, MSc. PhD

"The Nuclear Orphan Receptor NR2F6 Is a Central Checkpoint for Cancer Immune Surveillance" Impuls für Krebsimmuntherapie In der nun prämierten wissenschaftlichen Arbeit von Victoria Klepsch geht es um ein neues vielversprechendes Krebstherapieziel in Form des Kernrezeptor NR2F6. Gemeinsam mit ihren KollegInnen von der Sektion für Translationale Zellgenetik konnte sie zeigen, dass mit der Hemmung des DNA-bindenden Proteins NR2F6 die Kontrolle des Tumorwachstums durch das patientInneneigene Immunsystem wieder hergestellt werden kann. Die Umschulung des Immunsystems durch die Hemmung intrazellulärer Immunkontrollpunkte wird an der Sektion schon seit mehreren Jahren als vielversprechende Strategie der Krebsimmuntherapie erforscht. Im komplexen Zusammenspiel von Tumorzellen, Immunzellen und deren Signalwegen spielen sogenannte Immun-Checkpoints, die eine überschießende Immunreaktion verhindern, eine relevante Rolle. Es handelt sich dabei um immunregulierende Proteine, die auf der Oberfläche von T-Zellen oder in T-Zellen exprimiert werden, wie NR2F6. „Diese Mechanismen nützt die Tumorzelle für sich, indem sie Checkpoint-Proteine hochreguliert und das Immunsystem damit gleichsam ausbremst. So kann der Tumor weiter wachsen. „Wird NR2F6 genetisch unterdrückt, bleiben die T-Zellen auch im Tumormikromilieu aktiv und halten so den Tumor in Schach“, beschreibt Klepsch das therapeutische Potenzial.

Mag.rer.nat. Martin PUHR PhD

"PIAS1 is a determinant of poor survival and acts as a positive feedback regulator of AR signaling through enhanced AR stabilization in prostate cancer"

Innovative Krebstherapie durch PIAS1-Hemmung

Im Fokus der Forschungsarbeit von Martin Puhr stand das Zusammenwirken des Proteins PIAS1 mit dem Androgenrezeptors (AR) und dem Protein PIAS1 in Prostatakrebszellen. Der AR hat eine wichtige Funktion als Stimulator des Zellwachstums und ist daher hauptverantwortlich für die Tumorprogression. AR ist auch in Therapie-resistenten Prostatakrebszellen vorhanden und hat eine wichtige Funktion als Stimulator des Tumorwachstums. Martin Puhr konnte nachweisen, dass die AR-Expression mit der PIAS1Expression im Tumorgewebe korreliert und Patienten mit erhöhtem PIAS1-Level eher rezidiv werden und damit eine schlechtere Prognose haben. „PIAS1 wird durch den AR aktiviert, woraufhin die beiden Proteine aneinander binden. In der Folge wird der AR nur verzögert abgebaut und bleibt in der Krebszelle somit länger aktiv“, beschreibt Puhr den erstmals in Zellkultur nachgewiesenen und mit klinischen Daten überprüften Mechanismus. Die Herunterregulierung von PIAS1 könnte dazu beitragen, dass das Wachstum von Krebszellen gehemmt wird. In der Zellkultur zeigte sich, dass die Kombination der neuen Antiandrogen-Medikamente mit der gleichzeitigen Hemmung von PIAS1 eine bessere therapeutische Wirkung hat als eine Einzelbehandlung. Die therapeutische Hemmung von PIAS1 könnte sich in der Inhibitor-Forschung folglich als innovative Option erweisen und die Standardtherapie effektiv unterstützen.

Gewinner der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Salzburg (PMU)

Patricia Peking, MSc (teilt einen Preis mit Dr. Ulrich Koller) “A Gene Gun-mediated Nonviral RNA trans-splicing Strategy for Col7a1 Repair”

Die dystrophe Form der schweren Hautkrankheit Epidermolyis Bullosa wird durch Mutationen im COL7A1 Gen verursacht, wodurch es zur Abwesenheit oder Fehlfunktion des Kollagen Typ VII Proteins kommt. Folglich ist die Vernetzung zwischen Epidermis und Dermis durch Ankerfibrillen nicht mehr gegeben, was zu Trauma-induzierter Blasenbildung und Erosionen an der Haut und den Schleimhäuten führt. Als vielversprechenden therapeutischen Ansatz zur Behandlung dieser Krankheit verwenden wir die sogenannte „RNA trans-splicing“ Technologie. Dabei wird ein individuell im Labor hergestelltes RNA Reparaturmolekül in die Zelle eingebracht, welches spezifisch den mutierten Bereich der COL7A1 mRNA während des natürlichen prä-mRNA Spleißvorganges durch die Wildtyp-Sequenz ersetzt. In dieser Studie konnten wir eine direkte in situ Col7a1 Korrektur in einem Mausmodell zeigen, unter der Verwendung eines nicht-viralen Minicircle Vektor, welcher ein Reparaturmolekül exprimiert, das einen 2,1 kb langen 5‘ Abschnitt der murinen Col7a1 kodierenden Sequenz austauschen kann. Mittels einer Gene Gun Anwendung brachten wir das Reparaturmolekül in die Haut von Wildtyp-Mäusen, was anhand von histologischen Färbungen und Immunofluoreszenzfärbungen von Hautschnitten gezeigt werden konnte. Überdies haben wir das korrigierte Typ VII Kollagen am Übergang von Epidermis zu Dermis detektiert. In dieser Arbeit präsentierten wir präklinische Daten, welche vielversprechend für eine in situ Therapie für die dystrophe Form von Epidermolysis Bullosa sind und daher Potential für zukünftige klinische Anwendungen aufweisen.

Dr. Ulrich Koller (teilt einen Preis mit Patricia Peking) “A Gene Gun-mediated Nonviral RNA trans-splicing Strategy for Col7a1 Repair” Die dystrophe Form der schweren Hautkrankheit Epidermolyis Bullosa wird durch Mutationen im COL7A1 Gen verursacht, wodurch es zur Abwesenheit oder Fehlfunktion des Kollagen Typ VII Proteins kommt. Folglich ist die Vernetzung zwischen Epidermis und Dermis durch Ankerfibrillen nicht mehr gegeben, was zu Trauma-induzierter Blasenbildung und Erosionen an der Haut und den Schleimhäuten führt. Als vielversprechenden therapeutischen Ansatz zur Behandlung dieser Krankheit verwenden wir die sogenannte „RNA trans-splicing“ Technologie. Dabei wird ein individuell im Labor hergestelltes RNA Reparaturmolekül in die Zelle eingebracht, welches spezifisch den mutierten Bereich der COL7A1 mRNA während des natürlichen prä-mRNA Spleißvorganges durch die Wildtyp-Sequenz ersetzt. In dieser Studie konnten wir eine direkte in situ Col7a1 Korrektur in einem Mausmodell zeigen, unter der Verwendung eines nicht-viralen Minicircle Vektor, welcher ein Reparaturmolekül exprimiert, das einen 2,1 kb langen 5‘ Abschnitt der murinen Col7a1 kodierenden Sequenz austauschen kann. Mittels einer Gene Gun Anwendung brachten wir das Reparaturmolekül in die Haut von Wildtyp-Mäusen, was anhand von histologischen Färbungen und Immunofluoreszenzfärbungen von Hautschnitten gezeigt werden konnte. Überdies haben wir das korrigierte Typ VII Kollagen am Übergang von Epidermis zu Dermis detektiert. In dieser Arbeit präsentierten wir präklinische Daten, welche vielversprechend für eine in situ Therapie für die dystrophe Form von Epidermolysis Bullosa sind und daher Potential für zukünftige klinische Anwendungen aufweisen.

Dr. Florian Primavesi “First Episode of Spontaneous Pneumothorax: CT-based Scoring to Select Patients for Early Surgery” Hintergrund: Obwohl Rezidive nach primärem Spontanpneumothorax (PSP) häufig sind, wird bisher in Guidelines eine Operation nach erstmaligem Auftreten nicht routinemäßig empfohlen. Ein CT-basiertes Scoring System (Disease severity score-DSS) basierend auf bläschenartigen Veränderungen der Lungenoberfläche (Blebs & Bullae) wurde kürzlich entwickelt, um Rezidive nach konservativer Therapie hervorsagen zu können. Unsere Studie vergleicht nun dieses Scoring System bei operierten und konservativ therapierten Patienten. Methodik: Retrospektive Analyse von PSP Patienten mit erstmaliger Episode. Operierte Patienten (Thorakoskopie-VATS, Gruppe A) wurden mit konservativ therapierten Patienten (mit oder ohne Bülaudrainage, Gruppe B) verglichen. CT-Bilder wurden hinsichtlich des Vorliegens von Blebs oder Bullae ausgewertet und die Patienten wurden entsprechend des DSS in Risikogruppen (niedrig- und hochgradig) eingeteilt. Primärer Endpunkt war das Auftreten eines ipsilateralen oder kontralateralen Rezidivs. Resultate: 56 Patienten wurden eingeschlossen, 33 wurden operiert (Gruppe A) und 23 konservativ behandelt (Gruppe B). Insgesamt kam es bei 37,5% zu einem Rezidiv, entsprechend einer errechneten 5-Jahres-Rezidivrate von 40,7% (Gruppe A: 13,3%; Gruppe B:73,9%; p