Non-small cell lung cancer : studies on pathogenesis, tumour targeting and treatment outcomes

Lung cancer accounts for more cancer-related deaths than any other cancer. In Finland, five-year survival ranges from 8% to 13%. The main risk factor for lung cancer is long-term cigarette smoking, but its carcinogenesis requires several other factors. The aim of the present study was to 1) evaluate post-operative quality of life, 2) compare clinical outcomes between minimally invasive and conventional open surgery, 3) evaluate the role of oxidative stress in the carcinogenesis of non-small lung cancer (NSCLC), and 4) to identify and characterise targeted agents for therapeutic and diagnostic use in surgery. For study I, pneumonectomy patients replied to 15D quality of life and baseline dyspnea questionnaires. Study III involved a prospective quality of life assessment using the 15D questionnaire after lobectomy or bi-lobectomy. Study IV was a retrospective comparison of clinical outcomes between 212 patients treated with open thoracotomy and 116 patients who underwent a minimally invasive technique. Study II measured parameters of oxidative metabolism (myeloperoxidase activity, glutathione content and NADPH oxidase activity) and DNA adducts. Study V employed the phage display method and identified a core motif for homing peptides. This method served in cell-binding, cell-localisation, and biodistribution studies. Following both pneumonectomy and lobectomy, NSCLC patients showed significantly decreased long-term quality of life. No significant correlation was noted between post-operative quality of life and pre-operative pulmonary function tests. Women suffered more from increased dyspnea after pneumonectomy which was absent after lobectomy or bi-lobectomy. Patients treated with video-assisted thoracoscopy showed significantly decreased morbidity and shorter periods of hospitalization than did open surgery patients. This improvement was achieved even though the VATS patients were older and suffered more comorbid conditions and poorer pulmonary function. No significant differences in survival were noted between these two groups. An increase in NADPH oxidase activity was noted in tumour samples of both adenocarcinoma and squamous cell carcinoma. This increase was independent from myeloperoxidase activity. Elevated glutathione content was noted in tumour tissue, especially in adenocarcinoma. After panning the clinical tumour samples with the phage display method, an amino acid sequence of ARRPKLD, the Thx, was chosen for further analysis. This method proved selective of tumour tissue in both in vitro and in vivo cell-binding assay, and biodistribution showed tumour accumulation. Because of the significantly reduced quality of life following pneumonectomy, other operative strategies should be implemented as an alternative (e.g. sleeve-lobectomy). To treat this disease, implementation of a minimally invasive surgical technique is safe, and the results showed decreased morbidity and a shorter period of hospitalisation than with thoracotomy. This technique may facilitate operative treatment of elderly patients with comorbid conditions who might otherwise be considered inoperable. Simultaneous exposure to oxidative stress and altered redox states indicates the important role of oxidative stress in the pathogenesis and malignant transformation of NSCLC. The studies showed with great specificity and with favourable biodistribution that Thx peptide is specific to NSCLC tumours. Thx thus shows promise in imaging, targeted therapy, and monitoring of treatment response.

T-type calcium channel:from physiological function to therapeutical targeting – Exploring neuronal development

Tämän tutkimuksen tarkoitus oli tutkia T-tyypin kalsiumkanavan toimintaa ja sen mahdollista roolia neuronaalisten kantasolujen migraatiossa. T-tyypin kalsiumkanavan tehtävän kehittyneissä aivoissa tiedetään olevan elektroenkefalografisten oskillaatioiden tuottaminen. Nämä taas ovat eräiden fysiologisten ja patofysiologisten tapahtumien säätelyssä avainasemassa. Tällaisia tapahtumia ovat uni, muisti, oppiminen ja epileptiset poissaolokohtaukset. Näiden lisäksi T-tyypin kalsiumkanavalla on myös periferaalisia vaikutuksia, mutta tämä tutkielma keskittyy sen neuronaalisiin toimintoihin. Tämän matalan jännitteen säätelemän kanavan toiminta neurogeneesin aikana on vähemmän tutkittua ja tunnettua kuin sen vaikutukset kehittyneissä aivoissa. T-tyypin kalsiumkanavan tiedetään edistävän kantasolujen proliferaatiota ja erilaistumista neurogeneesiksen aikana, mutta vaikutukset niiden migraatioon ovat vähemmän tunnetut. Tämä tutkimus näyttää T-tyypin kalsiumkanavan todennäköisesti osallistuvan neuronaaliseen migraatioon hiiren alkion subventrikkeli alueelta eristetyillä kanta- tai progeniittorisoluilla tehdyissä kokeissa. Selektiiviset T-tyypin kalsiumkanavan antagonistit, etosuksimidi, nikkeli ja skorpionitoksiini, kurtoxin hidastivat migraatiota erilaistuvissa progeniittorisoluissa. Tämä tutkimus koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osasta. Tämän tutkimuksen toinen tarkoitus oli esitellä vaihtoehtoinen lähestymistapa invasiiviselle kantasoluterapialle, joka vaatii kantasolujen viljelyä ja siirtämistä ihmiseen. Tämä toinen tapa on endogeenisten kantasolujen eiinvasiivinen stimulointi, jolla ne saadaan migratoitumaan kohdekudokseen, erilaistumaan siellä ja tehtävänsä suoritettuaan lopettamaan jakaantumisen. Non-invasiivinen kantasoluterapia on vasta tiensä alussa, ja tarvitsee farmakologista osaamista kehittyäkseen. Joitain onnistuneita ei-invasiivisia hoitoja on jo tehty selkärangan vaurioiden korjaamisessa. Vastaavanlaisia menetelmiä voitaisiin käyttää myös keskushermoston vaurioiden ja neurodegeneratiivisten sairauksien hoidossa. Näiden menetelmien kehittäminen vaatii endogeenisten kantasoluja inhiboivien ja indusoivien mekanismien tuntemista. Yksi tärkeä kantasolujen erilaistumista stimuloiva tekijä on kalsiumioni. Jänniteherkät kalsiumkanavat osallistuvat kaikkiin neurogeneesiksen eri vaiheisiin. T-tyypin kalsiumkanava, joka ekspressoituu suuressa määrin keskushermoston kehityksen alkuvaiheessa ja vähenee neuronaalisen kehityksen edetessä, saattaa olla oleellisessa asemassa progeniittorisolujen ohjaamisessa.