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Applying mass spectrometry to cell culture models to gain novel insight into molecular processes of cancer pathophysiology and (metallo-)drug action
Benjamin Neuditschko
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (DissG: Chemie)
Betreuer*in
Christopher Gerner
DOI
10.25365/thesis.69570
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11094.74852.253128-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die hohe Zahl an Biomolekülen (e.g. Lipide, Proteine) die mit Massenspektrometrie basierten Methoden detektiert und quantifiziert werden können, ermöglichen eine umfassende Untersuchung von zellulären Systemen. Vor allem die Kombination aus in vitro Zellkultur mit Massenspektrometrie hat sich als nützlich erwiesen, Einblicke in molekulare Mechanismen von Krankheiten und Medikamententherapien zu geben.
Es wurde ein Modell für eine gehirnspezifische Metastasierung von Melanom Tumoren für eine proteomische Untersuchung verwendet. Die Auswertung der Daten zeigte, dass sich der stabile in vivo Phänotyp der Metastasierung nicht direkt auf Proteineben widerspiegelt. Obwohl jedes der Paare, bestehend aus kutanen und metastasierenden Zellen, individuelle Metastasierungsmarker aufwies, konnte keine Gemeinsamkeit aller vier Paare festgestellt werden. Der starke Einfluss der Mikroumgebung des Tumors wurde als einer der Haupteinflussfaktoren bestimmt und in weiteren Zellkulturmodellen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass fetales Kälberserum, ein weit verbreiteter Zellkulturzusatz, erheblichen Einfluss auf das Ergebnis einer entzündlichen Stimulation eines Makrophagenmodells hat. Bei näherer Untersuchung konnten kleine Unterschiede von Eikosanoiden im nanomolaren Bereich bestimmt werden. Diese minimalen Abweichungen hatten genug Einfluss, um bei Zugabe zu den Zellen eine signifikante Änderung in der Proteinexpression zu verursachen.
Der Wirkmechanismus eines metallbasierten Krebstherapeutikums ist unumgänglich für das Verständnis und die korrekte Anwendung des Medikaments und erlaubt weiters die Entwicklung neuer Substanzen. Der Ru-basierte Komplex KP-1339 wurde in dieser Arbeit untersucht. Eine Kombination aus Target-Respons Profiling, Transkriptomik und bildgebende massenspektrometrische Techniken ermöglichte es, sowohl Zielproteine zu definieren, als auch ein näheres Verständnis für den molekularen Wirkmechanismus zu generieren.
Abstract
(Englisch)
Mass spectrometry-based omics techniques detect and quantify an unprecedented number of biomolecules, which enables the comprehensive investigation of cellular systems. The used model for melanoma brain metastasis was employed to an in-depth proteome profiling. Evaluation of the data revealed that the stable brain metastasis phenotype that can be observed in vivo could not be summarised by uniform protein alterations. Although each of the pairs of cutaneous and brain metastasis cell lines did show significant regulations of metastasis related proteins no uniformity for all four pairs could be observed. The strong involvement of the microenvironment that was hypothesised as one of the major drivers for the result was further investigated by means of the cell culture conditions. The study of different fetal calf sera (FCS), a widely used cell culture additive, could be shown to have strong influence on the outcome of an inflammatory stimulation of a macrophage model. A closer investigation of the eicosanoids contained in the different sera revealed small differences in nanomolar range. These small alterations caused significant changes of the protein expression when added to the cell culture experiments.
Additional to the knowledge of disease mechanisms the investigation of drug actions can give valuable insight for therapeutic strategies. The thesis shows the possibility to unravel parts of a complex mechanism induced by the treatment with the Ru-based anticancer drug KP-1339/BOLD-100. A combination of proteomics target-response profiling, transcriptomics and mass spectrometry imaging technologies was able to assign molecular targets and closer understanding of its mechanism of action.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
mass spectrometry proteomics cell culture models metal based drugs
Schlagwörter
(Deutsch)
Massenspektrometrie Proteomik Zellkulturmodelle metallbasierte Therapeutika
Autor*innen
Benjamin Neuditschko
Haupttitel (Englisch)
Applying mass spectrometry to cell culture models to gain novel insight into molecular processes of cancer pathophysiology and (metallo-)drug action
Paralleltitel (Deutsch)
Anwendung von Massenspektrometrie auf Zellkulturmodelle zur Untersuchung molekularer Prozesse der Pathophysiologie von Krebs und Wirkmechanismen metallbasierter Therapeutika
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
VII, 130 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Annette Rompel ,
Kathrin Renner-Sattler
Klassifikation
35 Chemie > 35.39 Analytische Chemie: Sonstiges
AC Nummer
AC16336642
Utheses ID
59031
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |