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Over-expression of fibroblast growth factor 5 (FGF5) in melanoma

evaluation of its role in tumor progression ans potential therapeutic implications

Sara Ghassemi

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Christian Seiser

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DOI

10.25365/thesis.15308

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29480.51648.847270-7

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Das kutane maligne Melanom ist ein Tumor mit steigender Inzidenz, der aus pigmentproduzierenden Melanozyten entsteht. Im Frühstadium der Erkrankung ist durch eine Operation eine vollständige Heilung möglich. Haben sich jedoch bereits Metastasen in anderen Organen gebildet, steht bisher keine kurative Therapie zur Verfügung. FGF/FGFR Signalsysteme spielen bei zahlreichen Tumorarten eine entscheidende Rolle im Zellwachstum und -überleben und in der Angiogenese. Die Überexpression von Fibroblasten-Wachstumsfaktor 2 (FGF2) und Mutationen in Signaltransduktions wegen wie BRAF sind die charakteristischen Merkmale von Melanomzellen. Expressionsanalysen zeigten Überexpression von FGF5 in 90% der untersuchten Melanomzelllinien, während FGF5 von gesunden Melanozyten praktisch nicht gebildet wird. Ziele: Die Ziele der Arbeit waren: A) Untersuchung der Auswirkungen von FGF5 Überexpression und Inhibierung auf den malignen Phänotyp von Melanomzellen in vitro. B) Analyse der Wirkung von FGF5 Überexpression auf das Tumorwachstum in vivo durch Xenotransplantationsexperimente in SCID-Mäusen. Methoden: Die Experimente umfassten: (I) Generation von isogenen Zellmodellen mit Überexpression von FGF5, (II) Analyse der Auswirkungen der FGF5 Überexpression auf den malignen Phänotyp in vitro, (III) Analyse des Effekts der FGF5 Überexpression auf das Tumorwachstum in vivo, (IV) Etablierung von shRNA-induziertem Knockdown des endogenen FGF5 mittels Lentiviren und Untersuchung der Auswirkungen des Knockdowns in vitro, (V) Analyse der Wirkung eines Extrakts der Heilpflanze Neurolena lobata auf Melanomzellwachstum und FGF/FGFR-Expression. Resultate: Ergebnisse des Scratch Assay sowie des Invasion Assay zeigten deutlich den Einfluss der FGF5 Überexpression auf eine gesteigerte Migrationsfähigkeit der VM1 Zelllinie. Eine erhöhte Klonogenität wurde in VM1 Zellen mit FGF5 Überexpression im Vergleich zu GFP Kontrolle ebenfalls beobachtet. Keine signifikante Wirkung von FGF5 Überexpression wurde im Soft Agar Assay beobachtet. Weiters wurde gezeigt, dass Überexpression von FGF5 keine Auswirkung auf die Proliferation von VM1 und VM21 Zellen in vitro hat. Ergebnisse der Xenotransplantations Experimente in SCID-Mäusen haben gezeigt, dass Zellen mit FGF5 Überexpression früher Tumore bilden und eine Erhöhung der Tumorgröße im Vergleich zu Kontrollen aufweisen. Eine hohe Rate der Zellproliferation vor allem an den Tumorrändern wurde durch Ki-67 Färbungen nachgewiesen. Endothelzellen wurden durch Färbung mit vonWillebrand-Faktor identifiziert. In HE und Ki-67 Färbungen der Lunge und Leber von Mäusen wurden jedoch weder in der FGF5 überexprimierenden Gruppe noch in der Kontrollgruppe Metastasen aus den xenotransplantierten Tumoren beobachtet. Ein shRNA-vermittelten Knockdown des endogenen FGF5 zeigte eine hemmende Wirkung auf die Koloniebildung in vitro, hatte aber keine Auswirkung auf die Migrationsfähigkeit der Zellen. Ergebnisse der Behandlung von Melanomzellen mit N. lobata Extrakt zeigten eine konzentrationsabhängige zytotoxische Wirkung in allen getesteten Melanomzelllinien. Eine Reduktion der Expression von FGF2 nicht jedoch von FGFR1 oder 4 wurde in den mit N. lobata Extrakt behandelten Zellen beobachtet. Schlussfolgerungen: Eine stimulierende Wirkung von FGF5 auf maligne Eigenschaften von Melanomzellen konnte sowohl in vitro als auch in vivo gezeigt werden.

Abstract

(Englisch)

Cutaneous malignant melanoma is a tumor derived from pigment producing melanocytes with rising incidence. Curative treatment of melanoma is possible only at an early stage, when complete surgical removal of the tumor is possible and once metastasis has occurred, no curative therapy exists. FGF/FGFR signaling systems play a critical role in tumor cell growth, survival and angiogenesis of several tumor types. Over-expression of fibroblast growth factor 2 (FGF2) and mutations in signal transduction pathway molecules like BRAF are characteristic features of melanoma cells. Objectives: The purpose of the study was: A) Investigating the effects of FGF5 over-expression and knock down on the malignant phenotype of melanoma cells in vitro. B) Analyzing the effect of FGF5 over-expression on tumor growth in vivo by xenotransplantation experiments in SCID mice. Methods: The thesis included (I) Generation of isogenic cell models over-expressing FGF5, (II) Analysis of the Impact of FGF5 over-expression on the malignant phenotype of melanoma cells in vitro, (III) Analysis of FGF5 over-expression on tumor growth in vivo, (IV) Generation of lentiviral shRNA-mediated knock down of endogenous FGF5 and investigating the impact of down modulation of endogenous FGF5 in vitro, (V) Analysis of the effect of an extract from the medicinal plant Neurolena lobata on melanoma cell growth and FGF/FGFR expression. Results: Results of the scratch assay as well as the invasion assay showed clearly the influence of FGF5 over-expression to result in a more migratory phenotype in the VM1 cell line. An increased clonogenicity was also observed in VM1 cells with FGF5 over-expression compared to GFP controls. No significant impact on the ability of cells expressing FGF5 to form clones in soft agar was observed in contrast to cells with the GFP construct. Relating to effects of FGF5 over-expression on proliferation of VM1 and VM21 cells in vitro, no difference was observed compared to GFP over-expressing cells. Results of xenotransplantation experiments in SCID mice showed that cells with FGF5 formed palpable tumors earlier and tumor volume was increased in contrast to mock transfected controls. A high rate of cell proliferation especially at the tumor margins was demonstrated by Ki-67 staining. Endothelial cells were identified by staining for vonWillebrand factor. The occurrence of metastasis was observed neither in the FGF5 over-expressing nor in the control group when analyzed by HE and Ki-67 staining of lungs and livers of the mice. ShRNA-mediated knock down of endogenous FGF5 showed an inhibitory effect on colony formation in vitro, but had no effect on the migration ability of the cells. Treatment of melanoma cells with N. lobata extract led to dose-dependent cytotoxicity. A reduction in FGF2 expression was detected after treatment with N. lobata extract, while no difference in expression of FGFR1 and FGFR4 was observed. Conclusion: A stimulating effect of FGF5 on the malignant phenotype of melanoma cells could be demonstrated in vitro and in vivo.

Autor*innen

Sara Ghassemi

Haupttitel (Englisch)

Over-expression of fibroblast growth factor 5 (FGF5) in melanoma

Hauptuntertitel (Englisch)

evaluation of its role in tumor progression ans potential therapeutic implications

Paralleltitel (Deutsch)

Überexpression von Fibroblasten Wachstrumsfaktor 5 (FGF5) beim Melanom ; Einfluss auf die Tumorprogression und mögliche therapeutische Konsequenzen

Publikationsjahr

2011

Umfangsangabe

74 S. : Ill., graf. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Christian Seiser

Klassifikation

42 Biologie > 42.20 Genetik

AC Nummer

AC09409931

Utheses ID

13734

Studienkennzahl

UA | 441 | | |

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Schlagwörter