Entwicklung von Verfahren zur Erkennung individueller Strahlenempfindlichkeit durch Analyse der Expression geeigneter Kandidatengene
Zielsetzung: Bei der Strahlentherapie von Krebserkrankungen können akute Nebenwirkungen im Normalgewebe auftreten, die im schlimmsten Fall einen Abbruch der Therapie erfordern. Bisher gibt es keinen prädiktiven Test, der verlässlich voraussagt, wie strahlenempfindlich ein Patient ist. Die bis dato vorhandenen in vitro Testmethoden sind für den klinischen Einsatz nur wenig geeignet. Die DNA-Reparatur ist bei der Reaktion von Zellen und Geweben auf eine Strahlentherapie wichtig. Die mRNA-Expression in DNA-Reparatur-Genen (ATM, APEX1, BRCA1, BRCA2, ERCC1, MDM2, TP53 und TOP3A) von Krebspatienten vor einer Strahlentherapie sollte deshalb als möglicher Biomarker für eine Strahlenüberempfindlichkeit untersucht werden. In diesem Zusammenhang sollten zusätzlich Genvarianten in den Genen ERCC1, MDM2 und TP53 analysiert werden. Material und Methoden: In der vorliegenden Studie wurden 405 Prostatakrebspatienten untersucht, von denen 54 akute Nebenwirkungen zeigten. Im Rahmen der Arbeit wurde die Methode der relativen Real-Time PCR mit vorhergehender Reverser Transkription optimiert und für die Expressionsanalysen eingesetzt. Für die Untersuchung der Polymorphismen dienten die Analyse von Schmelzkurven mit Hybridisierungssonden und Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus. Im Rahmen des Projekts wurden die Reaktionen der Patienten auf die Strahlentherapie in der Klinik erfasst. Über die Patienten wurde eine umfangreiche Datenbank mit epidemiologischen und anthropometrischen Daten sowie Angaben zum Lebensstil erstellt. Zusätzlich wurden in der Arbeitsgruppe anhand der Lymphozyten jedes Patienten zelluläre in vitro DNA-Reparatur-Parameter mit dem Comet-Assay bestimmt. Die Blutplasmawerte für folgende Antioxidantien wurden gemessen: Ascorbinsäure, die Tocopherole alpha- und gamma-Tocopherol und die Carotinoide alpha- und beta-Carotin, Canthaxanthin, Cryptoxanthin und Lutein. Ergebnisse: Die Patienten zeigten beträchtliche interindividuelle Unterschiede in der konstitutiven mRNA-Expression (37fach im Falle von MDM2). Die Expressionswerte einzelner Gene waren teilweise stark miteinander korreliert. Als Einflussfaktoren auf die konstitutive mRNA-Expression wurden die Antioxidantienkonzentrationen im Blut, vor allem die der Carotinoide, und die Prostatektomie identifiziert. Die Ausprägung eines bestimmten Haplotyps für das Gen ERCC1 zeigte einen statistisch signifikanten Zusammenhang mit der mRNA-Expression. Die zelluläre DNA-Reparatur-Kapazität und der Hintergrundschaden in den untersuchten Lymphozyten waren statistisch signifikant mit der mRNA-Expression bestimmter Gene korreliert. Die klinische Strahlenempfindlichkeit war nicht statistisch signifikant mit der konstitutiven mRNA-Expression assoziiert. Das höchste Odds Ratio von 2.08 (95% Confidence Interval: 0.9-4.78) für eine Strahlenüberempfindlichkeit zeigten Patienten mit einer erhöhten Expression von MDM2. Schlussfolgerungen: Die Regulation der konstitutiven mRNA-Expression ist ein komplexer Vorgang, der von endogenen und exogenen Faktoren beeinflusst wird. Um die mRNA-Expression als Biomarker einsetzen zu können, müssen diese Einflussfaktoren erkannt werden. Die vorliegende Studie identifizierte die Ausprägung eines Haplotyps des ERCC1-Gens und das Vorhandensein von Tumorgewebe als endogene Einflussfaktoren und den Status der Antioxidantien als exogenen Einflussfaktor. Darüber hinaus zeigte sich ein Zusammenhang zwischen der in vivo mRNA-Expression von DNA Reparaturgenen und der zellulären in vitro DNA-Reparatur. Die hier erhaltenen Erkenntnisse leisten damit einen Beitrag zum Verständnis der Regulation und Auswirkung der konstitutiven mRNA-Expression von DNA-Reparaturgenen in vivo und deren Nutzung als Biomarker für die Strahlenempfindlichkeit.
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