Massenspektrometrische Verfahren für die Tumordiagnose ─ differenzielle Proteomanalyse humaner Xenografttumore und zugehöriger Fernmetastasen beim Neuroblastom

Hänel, Lorena

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Massenspektrometrische Verfahren für die Tumordiagnose ─ differenzielle Proteomanalyse humaner Xenografttumore und zugehöriger Fernmetastasen beim Neuroblastom

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Differenzielle Proteomanalyse humaner Xenografttumore und zugehöriger Fernmetastasen beim humanen Neuroblastom In dieser Studie wird mit einem unvoreingenommenen Ansatz ein Xenograft-Spontanmetastasenmodell am humanen Neuroblastom verwendet, um eine differenzielle massenspektrometrische Proteinanalyse durchzuführen. Aus dem Aerosol eines Infrarotlasers werden Proteine aus Primärtumor und Metastasen mithilfe der Massenspektrometrie verglichen. Der Fokus lag hierbei auf Ovar-Lebermetastasen, identifiziert durch Biolumineszenzimaging, im Vergleich zu den zugehörigen Primärtumoren. Die Validierung des humanen Ursprungs der Tumorzellen wurde histologisch bzw. immunhistochemisch durchgeführt. Unter den zirka 1900 identifizierten Proteinen an jeder Lokalisation wurden im Ovar 55 regulierte und in der Leber 312 regulierte Proteine gefunden. Es wurde eine Überschneidung von 21 bzw. 7 Proteinen hoch- bzw. herunterregulierter Proteine beider Metastaseorte gefunden. Viele dieser Proteine sind bis zu diesem Zeitpunkt wenig im Zusammenhang mit Metastasierung beschrieben worden, wie zum Beispiel LYPLA2, EIF4B, DPY30, LGALS7, PRPH und NEFM. Außerdem wurden in dieser Studie Sublinien der Metastasen sowie vom Primärtumor generiert. Zelluläre Unterschiede in der Beschaffenheit von Protrusionen, Migrations-, Invasionspotenzial und Glykosilierung konnten somit beschrieben werden. Zusammengefasst werden in der vorliegenden Studie neuartige potenzielle Regulatoren der Metastasenformung erkannt und neue metastatische Sublinien etabliert. Im zweiten Teil der Arbeit wird genauer auf den Fortschritt von ähnlichen massenspektrometrischen Techniken eingegangen, die für die in vivo Krebsdiagnostik entwickelt werden. Als Hauptmethoden werden DESI (Desorption Electrospray Ionisation), das iKnife (intelligent Knife), der MasSpec Pen und der PIRL (Picosecond Infrared Laser) beschrieben und deren Anwendbarkeit in der Chirurgie kritisch betrachtet.

Differential Proteome Analysis of Human Neuroblastoma Xenograft Primary Tumors and Matched Spontaneous Distant Metastases Metastasis formation is the major cause for cancer-related deaths and the underlying mechanisms remain poorly understood. In this study we describe spontaneous metastasis xenograft mouse models of human neuroblastoma used for unbiased identification of metastasis-related proteins by applying an infrared laser for sampling primary tumor and metastatic tissues, followed by mass spectrometric proteome analysis. IR aerosol samples were obtained from ovarian and liver metastases, which were indicated by bioluminescence imaging (BLI), and matched subcutaneous primary tumors. Corresponding histology proved the human origin of metastatic lesions. Ovarian metastases were commonly larger than liver metastases indicating differential outgrowth capacities. Among ~1,900 proteins identified at each of the three sites, 89 proteins were differentially regulated in ovarian metastases while 312 proteins were regulated in liver metastases. There was an overlap of 21 and 7 proteins up- and downregulated at both metastatic sites, respectively, most of which were so far not related to metastasis such as LYPLA2, EIF4B, DPY30, LGALS7, PRPH and NEFM. Moreover, we established in vitro sublines from primary tumor and metastases and demonstrate differences in cellular protrusions, migratory/invasive potential and glycosylation. Summarized, in this study several novel putative drivers of metastasis formation that are tempting novel candidates for future functional studies. In the second part of this work, similar tools like the infrared-laser setup from the protein study are described, focusing on new innovative techniques for intraoperative tumor diagnostics. The expanding markets of these recently developed mass spectrometric diagnostic tools aim to detect accurate tumor margin localization. Highlighting latest mass spectrometric inventions, real-time diagnosis are described, focusing on the intelligent Knife (iKnife), Desorption Electrospray Ionization (DESI), Picosecond Infrared Laser (PIRL), and MassSpec Pen, the current technical status is evaluated critically towards its scientific and medical practice.