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Molekularbiologische Aspekte beim Prostatakarzinom (PCa) - Grundlagen der Entstehung sowie Möglichkeiten der Diagnostik und Therapie Dr. U. Fiedler Urologisches.

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Präsentation zum Thema: "Molekularbiologische Aspekte beim Prostatakarzinom (PCa) - Grundlagen der Entstehung sowie Möglichkeiten der Diagnostik und Therapie Dr. U. Fiedler Urologisches."—  Präsentation transkript:

1 Molekularbiologische Aspekte beim Prostatakarzinom (PCa) - Grundlagen der Entstehung sowie Möglichkeiten der Diagnostik und Therapie Dr. U. Fiedler Urologisches Forschungslabor Klinik und Poliklinik für Urologie Direktor Prof. Dr. M. Wirth TU-Dresden

2 Histologie des Prostatakarzinoms

3 Regulation des Prostatawachstums Androgene Wachstumsfaktoren stromal-epitheliale Interaktion

4 Genexpression in der Prostata ZK Testosteron (T) T Dihydrotesto- steron (DHT) HRE 5- Re- duktase DHT EGF, KGF AR Epithelzelle RE Gen Promotor TGF- + -

5 Veränderungen der Prostata Unkontrolliertes Wachstum von Prostata- zellen meist erst ab dem 50. Lebensjahr Benigne Hyperplasie (BPH) Prostatakarzinom (PCa)

6 Inzidenz des PCa häufigste Tumorerkrankung beim Mann in der westlichen Welt ca Neuerkrankungen p.a. steigende Inzidenz mit dem Alter insignifikantes PCa bei ca % aller Männer über 50

7 PCa - Tumorstadien Stadium 5-Jahres- Überlebensrate lokal begrenzt 99,1% (T1/T2) lokal fortgeschritten 93,6 % (T3/T4) metastasierend 30,7% (N1, M1)

8 Molekulare Ursachen der Entstehung eines PCa familiäre/hereditäre Ursachen chromosomale Veränderungen (Deletionen, Translokationen, Mutationen) Methylierung Differentielle Genexpression Grundlagen

9 Familiäres Prostatakarzinom unter 65 Jahren: 5-10% familiär bedingt unter 65 Jahren, mind. 4 Betroffene pro Familie: % familiäre Ursache prostate cancer susceptibility loci 1q (HPC-1) 1p 36 (PCa, Hirntumoren) Grundlagen

10 Chromosomale Verluste beim PCa (CGH, LOH) Grundlagen 16q E-Cadherin 5q --Catenin 13q RB, BRCA2 10q PTEN % Verlust Chromosomale Region

11 Gluthathion S-Transferase (GST-1) Androgenrezeptor (AR) Methylierung beim PCa Grundlagen Inaktivierung von Genen durch Methylierung von CpG-reichen Sequenzen im Promotor GST-1/AR CpG 5 regulatorische SequenzZielgen

12 Tumorsuppressorgene p53 Retinoblastom-Gen BRCA2 KAI1 Onkogene und Tumorsup- pressorgene beim PCa Onkogene ras c-myc c-erb-2 bcl-2 Grundlagen

13 Differtielle Genexpression Methode: DD-PCR (Differential Display PCR) Amplifizerung von cDNA-Fragmenten des Tumor- und tumorfreien Gewebes Tumorfrei Tumor TAAA mRNA cDNA PCR GAAA CAAA GTTT Grundlagen

14 Chromosom 13q13 Lokalisierung zwischen den Tumor- suppressorgenen BRCA2 und Rb-1 Kernlokalisierungssignal Ähnlichkeit zu Transkriptionsfaktoren epithelspezifische Expression Isolierung des putativen Tumorsuppressorgens C13 Klinik für Urologie Universitätsklinikum Dresden Grundlagen

15 Untersuchungen zum Verlust der Heterozygotie Methode: Untersuchung von Allelverlusten mit Mikrosatellitenmarkern bei Tumor- und tumorfreiem Gewebe PCR ACACAC Grundlagen ACACACAC Allel 1 Allel 2 Tumortumorfrei

16 5 Mikrosatellitenmarker im Bereich 13q13 LOH oder AI: 61 % (13 von 21 Patienten) Unterstützung der Hypothese, daß C13 ein Tumorsuppressorgen ist Chromosom RB1 C 13 BRCA2 C13-LOH-Analysen Grundlagen Klinik für Urologie Universitätsklinikum Dresden

17 Weitere Gene involviert in die Prostatakarzinogenese Telomerase angiogene Wachstumsfaktoren Gene der Apoptose CD 44 Grundlagen

18 Faktoren der Metastasierung Zell-Adhäsionsmoleküle E- Cadherin - Catenin Metalloproteinasen und Inhibitoren MMP TIMP Angiogene Faktoren VEGF und Rezeptoren Grundlagen

19 Chromosom 1p22 verminderte Expression im PCa-Gewebe epithelspezifisch extrazelluläres Signalprotein, matrixgebunden Modulator der Zelladhäsion und Zellinteraktion Isolierung des putativen Tumorsuppressorgens Cyr 61 Klinik für Urologie Universitätsklinikum Dresden Grundlagen

20 Diagnostik beim PCa Primärdiagnostik: Digitale rektale Untersuchung Serum-PSA Bestimmung transrektaler Ultraschall Histologie der Biopsien Metastasierung: Skelettszinthigraphie CT Thorax und Abdomen (PET) Diagnostik

21 Verbesserte Diagnostik Verbesserung der Primärdiagnostik bei Serum-PSA 4-10 ng/ml Verbesserung von Staging und Prognose sensitiver molekularer Nachweis von PCa-Zellen in Blut, Biopsien, regionären Lymphknoten Diagnostik

22 Nachweis von PCa- Zellen mittels RT-PCR Diagnostik Bestimmung der Menge an PCa-Zellen (Staging) Feststellung der Ex- pression spez. Tumor- marker (Prognose) Isolierung der Gesamt-RNA Umschreibung in cDNA Transkript-spezifische PCR Aufschluß des Gewebes

23 Qualitative und quantitative Bestimmung von Transkripten Prostata spezifisches Antigen (PSA) Prostata spezifisches Membranantigen (PSM) Humanes Kallikrein (hK2) Prostataspezifische Transkripte Tumorspezifische Transkripte Telomerase c-src Survivin Epidermaler Wachstumsfaktor Rezeptor (EGFR) Somatostatin-Rezeptor Typ 1 Diagnostik

24 Prostataspezifische mRNAs PSM (Prostata Spezifisches Membranantigen) PSA (Prostata Spezifisches Antigen) Serinprotease Lokalisation: Serum Größe: 34 kDa Transkripte: PSA mRNA Folathydrolase Lokalisation: Plasmamembran Größe: 94 kDa Transkripte: PSM mRNA PSM mRNA Diagnostik

25 Qualitativer Nachweis von PSM- Transkripten in Lymphknoten Klinik für Urologie Universitätsklinikum Dresden , 5-7: Lymphknoten RNA 8: pos. Kontrolle (LNCaP RNA) 9: neg. Kontrolle 10: 123 bp DNA-Standard

26 Quantitativer Nachweis von PSA-Transkripten Klinik für Urologie Universitätsklinikum Dresden Wasser Standard 10 pg Standard 1 pg Standard 100 fg Standard 10 fg pos. PCa-Zellen Patient 1 LK Patient 2 LK Anzahl der Zyklen Fluoreszenz Diagnostik

27 Nachweis von PSA-Transkripten in regionären Lymphknoten nRT-PCR- RT-PCR- PSA + PSM PCa RCC kein Ca PCa/N PCa/N RT-PCR- PSM Diagnostik Klinik für Urologie Universitätsklinikum Dresden

28 Therapie des PCa Operation - radikale Prostatektomie Hormontherapie Strahlentherapie Therapie

29 Molekulare Grundlagen der Hormonresistenz Androgenrezeptor Steroidrezeptoren EGF-Rezeptor MDR-1 (Multi-Drug Resistenz-Gen) Therapie

30 Molekulare Therapie- ansätze für das PCa Inhibitoren von Wachstumsfaktoren Anti-Angiogene Faktoren Gentherapie Therapie

31 Signalkaskade des EGF-Rezeptors EGF Kinase EGF Shc GRB2 Ras SOS MEK MAPK Mitogenese Ziel-Gen c-fos c-jun c-src PLCy Raf EGF-Rezeptor c-myc Therapie

32 Immun-Gentherapie Suizidgentherapie Inhibierung von Onkogenen Expression von Tumorsupressorgenen Gentherapeutische Ansätze beim PCa Therapie

33 Antigen expr. APCs APC Adenoviraler Gentransfer (PSA, PSM) nach Ficazzola and Taneja, 1998 Immun-Gentherapie mit Antigen Präsentierenden Zellen (APC) + GM-CSF, IL-4

34 Klinische Studien (NIH approved) I StrategieVerabreichung Autor Vektor/Ther. Gen ImmuntherapieTumorvaccineGansbacher Retrovirus: IL-2 ex vivo Tumorvaccine Simons Retrovirus: GM-CSF Tumorvaccine Paulson Liposome: IL-2 ImmuntherapiesystemischChen Vaccine: PSA in vivosystemischKufe Vaccine: PSA systemischSanda Vaccine: PSA intratumoralSimons Adenovirus: PSA intratumoralBelldegrun Liposome: IL-2 nach Ficazzola and Taneja, 1998

35 5-Fluorcytosin (5-FC) 5-Fluorouracil (5-FU) Ganciclovir- P Ganciclovir Ganciclovir- P-P-P CD HSV-tk zelluläre Enzyme Suizidgene: Cytosin-Desaminase (CD) Herpex-Simplex-Thymidin- Kinase (HSV-tk) Induzierung des Zelltodes Therapie

36 Herman et al., 1999 Induzierung des Zelltodes durch HSV tk/GCV CMV Prom. HSV tk adenoviraler Vektor intraprostatische Injektion i. v. GCV klin. Phase I: 18 Patienten nach Radiotherapie lokales Rezidiv, keine Metastasierung 4 ADV-Konzentrationen Ergebnis: PCR Nachweis des Vektors im Urin keine Wachstum des ADV in Blut- oder Urinproben 4 Patienten Grad 1-2 Toxizität 1 Patient Grad 3-4 Toxizität 3 Patienten mind. 50 % PSA-Abfall (6-52 Wochen) Therapie

37 DNA mRNA Antisense- Oligonukleotid X Protein Ribosom Amino säuren Translation Therapie mit Antisense- Oligonukleotiden Therapie

38 Antisense-Behandlung von PCa-Zellen Verringerung der Viabilität von DU 145-Zellen nach Antisense- Telomerase- Behandlung 0 0,5 1 1,5 2 2, Zeit (Tage) Viabilität 5 µM AtRT 10 µM AtRT 15 µM AtRT Kontrolle 15 µM NS Klinik für Urologie Universitätsklinikum Dresden

39 Expression von Tumorsuppressorgenen CMV Promotor p53 Logothetis et al., AUA 1999 klin. Phase I/II:intraprostatische neoadjuvante Therapie 17 Patienten mit lokal fortgeschrittenem PCa 3 Injektionen (14 Tage Abstand) Ergebnis:keine Grad 3 und 4 toxischen Effekte 3/14 Patienten: 25% Reduzierung der Tumorgröße p53-Expression adenoviraler Vektor

40 Klinische Studien (NIH approved) II nach Ficazzola and Taneja, 1998 Strategie Verabreichung AutorVektor/Ther. Gen Suizidgen intratumoralKadmonAdenovirus: HSV-tk intratumoralScardinoAdenovirus: HSV-tk intratumoralHallAdenovirus: HSV-tk Tumorsuppressorintratumoral BelldegrunAdenovirus: p53 intratumoral LogethetisAdenovirus: p53 Anti-OncogenintratumoralSteinerRetrovirus: Myc-antisense

41 Das urologische Forschungslabor Prof. Dr. M. P. Wirth Dr. Ulrike Fiedler Susanne Füssel Uta Schmidt Wibke Ehlers Dr. Andres Melchior Birgit Noack Ascan Schindler Jörg Stade Romy Kranz Jana Herrmann Silke Tomasetti


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