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Neue labortechnische Möglichkeiten
Signaltransduktion und
zelluläre Diagnostik
Neue labortechnische MNeue labortechnische Mööglichkeitenglichkeiten
Signaltransduktion Signaltransduktion undund
zellulzellulääre Diagnostikre Diagnostik
Dr. Jörn Schnepel
Seminar IV
Molekulare Onkologie 2009
Praxisklinik Dr. Kübler, München
Dr. JDr. Jöörn Schnepelrn Schnepel
Seminar IVSeminar IV
Molekulare Onkologie 2009Molekulare Onkologie 2009
Praxisklinik Dr. KPraxisklinik Dr. Küübler, Mbler, Müünchennchen
ÜÜberblickberblick
�� Signalwege zur Steuerung der Proliferation einer Signalwege zur Steuerung der Proliferation einer gesunden Zellegesunden Zelle
�� StStöörungen der Signaltransduktion in einer rungen der Signaltransduktion in einer TumorzelleTumorzelle
�� Schaltstellen und SchlSchaltstellen und Schlüüsselfaktoren der sselfaktoren der SignaltransduktionSignaltransduktion
�� SicherheitsSicherheits--PCRPCR als Einstiegsdiagnostikals Einstiegsdiagnostik
�� Quantifizierung und Charakterisierung von Quantifizierung und Charakterisierung von zirkulierenden Tumorzellen mittels ELISA und zirkulierenden Tumorzellen mittels ELISA und FISH TechnikenFISH Techniken
�� Kultivierung von Killerzellen fKultivierung von Killerzellen füür die autologe r die autologe ImmuntherapieImmuntherapie
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
SignaltransduktionSignaltransduktion
Stimuli :Stimuli : -- WachstumsfaktorenWachstumsfaktoren
-- CytokineCytokine
-- Hormone (Bsp.: Insulin)Hormone (Bsp.: Insulin)
-- NNäährstoffe (Aminoshrstoffe (Aminosääuren, Glucose, etc.)uren, Glucose, etc.)
-- ZellZell--ZellZell--InteraktionenInteraktionen
-- ZellZell--MatrixMatrix--InteraktionenInteraktionen
Effekte :Effekte : -- ProliferationProliferation
-- MitoseMitose
-- MigrationMigration
-- GenexpressionGenexpression
-- SurvivalSurvival--EffekteEffekte
-- Apoptose Apoptose
-- etc.etc.
extrazellulextrazelluläärerrerStimulusStimulus
Aufnahme und WeiterleitungAufnahme und Weiterleitungdurch Membrandurch Membran--RezeptorenRezeptoren
VerstVerstäärkung des rkung des SignalesSignalesdurch Seconddurch Second--MessengerMessenger
intrazellulintrazellulääre Umsetzung re Umsetzung des Reizesdes Reizes
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
SignalwegeSignalwege
Wichtige Signalwege zur Steuerung von Wichtige Signalwege zur Steuerung von Proliferation, Mitose, Apoptose, Differenzierung, etc. :Proliferation, Mitose, Apoptose, Differenzierung, etc. :
-- Akt/Akt/RTKsRTKs//NFNF--κκκκκκκκBB--SignalingSignaling-- Ras/Ras/IntegrinIntegrin--SignalingSignaling
-- mTORmTOR--SignalingSignaling-- p53p53--PathwayPathway
-- PI3KPI3K--SignalingSignaling-- GPCRGPCR--SignalingSignaling-- MAPKMAPK--SignalingSignaling-- VEGFVEGF--SignalingSignaling-- wntwnt--SignalingSignaling-- notch Pathwaynotch Pathway
-- hedgehog Signalinghedgehog Signaling-- Death Death ReceptorReceptor SignalingSignaling
-- etc.etc.
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
VerVeräänderungen der Zellphysiologie einer nderungen der Zellphysiologie einer TumorTumor--StammzelleStammzelle
1. Selbstversorgung mit Wachstumssignalen1. Selbstversorgung mit Wachstumssignalen
2. Unempfindlichkeit gegen2. Unempfindlichkeit gegenüüber wachstumsinhibierendenber wachstumsinhibierenden
SignalenSignalen
3. Umgehung des programmierten Zelltodes (Apoptose)3. Umgehung des programmierten Zelltodes (Apoptose)
4. grenzenloses Replikationspotential4. grenzenloses Replikationspotential
5. verst5. verstäärkte Angiogeneserkte Angiogenese
6. Gewebe6. Gewebe--invasiv und somit metastasierendinvasiv und somit metastasierend
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
Lokalisierung der Lokalisierung der TumorzellTumorzell--OnkogeneOnkogene
baxbcl-2BCRPBRCA-1CA15-3CA19-9 CD44 v5CD44 v6
����������� �MMP 2 / 9TGF-betaUrokinaseVEGF
����������Aktbaxbcr-abl Cathepsin D/L IDOMelanomaMMP 2 / 9 PSASurvivinTGF-betaVEGF
ck-ras
mTOR
TKTL1
Akt
src
c-myc CyclineHDM-2p53 m Rb-ProteinSurvivin Telomerase
��������Cathepsin D/L MMP 2 / 9 PSATGF-betaUrokinaseVEGF
CEAc-erb B2 c-kitEGFREndoglinEp-CAMER-betaMDR
GFAP
�������
����������
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
MetastasierungMetastasierung
RuoslathiRuoslathi, E.; 1996, E.; 1996AusschAusschüüttung von Proteasenttung von Proteasen
VerVeräänderung der Zelladhnderung der Zelladhääsionsion
Stimulierung der Stimulierung der NeoangiogeneseNeoangiogenese
Fehlregulierung des ZellzyklusFehlregulierung des Zellzyklus
Beeinflussung umliegenden GewebesBeeinflussung umliegenden Gewebes
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
RTRT--PCRPCR
BlutBlut
RTRTPCRPCR
DGDG
Reverse Reverse TranscriptionTranscription –– Polymerase Chain Polymerase Chain ReactionReaction
ErgebnisErgebnis
DNADNA
mRNAmRNA
ZellenZellen
FrFrüühdiagnostik durch biopsiefreien Tumorzellnachweis.hdiagnostik durch biopsiefreien Tumorzellnachweis.PCR ist der Einstieg in die biopsiefreie Onkologie.PCR ist der Einstieg in die biopsiefreie Onkologie.
+ + DNAseDNAse
200
50
300
500
1000
bp
ck19214 bp
ck20371 bp
1018
220344
506
16362036
30544072
bp
Mucin-1684 bp
300
200
5001000
bp
Tyr284 bp
500
200
300
1000
bp
PSA486 bp
Cytokeratin 19/20 PSA Mucin-1 Tyrosinase
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
LeukozytenLeukozyten--AphereseAphereseApherese (Apherese (griechischgriechisch) :) : Abtrennung, WegnahmeAbtrennung, Wegnahme
DichtegradientenDichtegradienten--ZentrifugationZentrifugation
cellquantity
density (g/ml)1,07 1,081,06 1,09 1,10 1,11
Monocytes
Lymphocytes
Erythrocytes
Tumorcells
Basophils
Neutrophils
Eosinophils
{HaemoneticsHaemonetics--AphereseApherese--SystemSystem
mitmitAphereseApherese--GlockeGlocke zur Erzeugungzur Erzeugung
desdesDichtegradientenDichtegradienten
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
Diagnostik : FISHDiagnostik : FISH
FISH : Fluoreszenz in situ HybridisierungFISH : Fluoreszenz in situ Hybridisierung
positive cpositive c--erb/B2erb/B2-- AmplifikationAmplifikation
normale Zellkernenormale Zellkerne entartete Zellkerneentartete Zellkerne
�������� EinzelzellnachweisEinzelzellnachweis�� Quantifizierung von zirkulierenden TumorzellenQuantifizierung von zirkulierenden Tumorzellen
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009
Diagnostik : ELISADiagnostik : ELISAEnzyme Enzyme LinkedLinked ImmunosorbentImmunosorbent AssayAssay
negativnegativ MDRMDR--positive Zelle : Chemoresistenzpositive Zelle : Chemoresistenz
cc--erb/B3erb/B3--positive Zellenpositive ZellenCD34+ TumorCD34+ Tumor--StammzellenStammzellen
Dr. J. Schnepel, Dr. KDr. J. Schnepel, Dr. Küübler GmbH, 2009bler GmbH, 2009