Positron emission tomography in the diagnosis and staging of pancreatic and neuroendocrine tumors

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Viimeaikaisesta perinteisten kuvantamismenetelmien kehityksestä huolimatta sekä haima- että neuroendokriinisten (NE) kasvaimien diagnostiikka on haastavaa. Uudentyyppinen kuvantamismenetelmä, fuusio positroniemissiotomografia-tietokonetomografia (PET/TT), on lupaava näiden kasvainten erotusdiagnostiikassa ja levinneisyyden arvioinnissa. Huolimatta alustavista lupaavista tutkimustuloksista, PET/TT:n rooli on toistaiseksi vielä epäselvä sekä haima- että NE-kasvaimissa eikä se näin ollen ole vakiintunut kliiniseen hoitokäytäntöön. Väitöskirjatyön tavoitteena oli selvittää PET/TT -menetelmän käyttökelpoisuutta haima- ja NE-kasvaimien diagnostiikassa. Kahden ensimmäisen osatyön prospektiivisessa tutkimuksessa potilaat, joilla epäiltiin haimakasvainta, kuvannettiin PET/TT:llä käyttäen merkkiaineena fluorideoxyglukoosia (¹⁸F-FDG) kasvaimen aineenvaihdunnan arvioimiseksi ja kasvaimen verenvirtausta arviointiin käyttäen merkkiaineena radiovettä (¹⁵O-H₂O). Kolmen muun osatyön tavoitteena oli selvittää dihydroxyfenylalaniini (18F-DOPA) PET -menetelmää erilaisten NE-kasvaimien diagnostiikassa ja levinneisyyden arvioinnissa. Tulokset: Haimakasvaimien ensivaiheen diagnostiikassa ¹⁸F-FDG-PET/TT:llä oli korkeampi diagnostinen tarkkuus verrattuna titokoneleike- (TT) ja magneettikuvantamiseen (MK) (89% vs. 76% ja 79%). Etenkin pahanlaatuiseksi epäillyn sappitiehytahtauman erotusdiagnostiikassa ¹⁸F-FDG-PET/TT:n positiivinen ennustearvo (92%) oli korkea. Haimasyövän levinneisyyden arvioinnissa ¹⁸F-FDG-PET/TT:n herkkyys oli huono (30%) paikallisen taudin osoittamisessa. Sen sijaan etäpesäkkeiden osoittamisessa ¹⁸F-FDG-PET/TT oli merkittävästi herkempi menetelmä verrattuna TT ja magneettikuvantamiseen (88% vs. 38%). Verrattaessa erilaisten haimakasvaimien ja normaalin haimakudoksen aineenvaihduntaa ja verenvirtausta, aineenvaihdunta/verenvirtaus suhde oli merkittävästi korkeampi pahanlaatuisissa haimakasvaimissa (P<0.05). Lisäksi kasvaimen korkea aineenvaihdunta/verenvirtaus suhde viittasi huonompaan taudin ennusteeseen. ¹⁸F-DOPA-PET löysi seitsemän kahdeksasta insulinoomasta ja oli positiivinen myös kahdella potilaalla, joilla todettiin haiman saarakesoluhyperplasia. Perustuen alustaviin tuloksiin, rutiinikäytössä oleva karbidopa esilääke ennen ¹⁸F-DOPA-PET kuvantamista peitti insulinooma löydöksen kahdella potilaalla kolmesta. NE-kasvaiminen diagnostiikassa 82 potilaan aineisto osoitti ¹⁸F-DOPA PET kuvantamisen tarkkuudeksi 90%. Etenkin feokromosytoomien ensivaiheen diagnostiikassa ja NE-kasvaimen uusiutumaa epäiltäessä menetelmän tarkkuus oli korkea. Kokonaisuudessaan 59%:lla aineiston potilaista ¹⁸F-DOPA-PET kuvantamisella oli vaikutusta kliinisiin hoitoratkaisuihin. Johtopäätökset: PET/TT käyttäen merkkiaineena ¹⁸F-FDG:tä ja radiovettä osoittautui käyttökelpoiseksi menetelmäksi haimakasvaimien erotusdiagnostiikassa. Lisäksi ¹⁸F-FDG-PET/TT oli hyödyllinen haimasyövän etäpesäkkeiden arvioinnissa. Tutkimus osoitti myös ¹⁸F-DOPA-PET kuvantamisen olevan luotettava menetelmä insulinoomien ja muiden vatsan alueen NE-kasvaimien ensivaiheen diagnostiikassa sekä levinneisyyden arvioinnissa, etenkin muiden kuvantamislöydösten ollessa ristiriitaisia. PET kuvantamisella oli merkittävä vaikutus potilaiden kliiniseen hoitokäytäntöön sekä haima- että NE-kasvaimissa.

Generation and Characterization of Knockout Mice and Analysis of Patient Material Demonstrates a Role for Tissue Inhibitor of Metalloproteinases 4 (Timp4) in the Cardiovascular System and Tumor Metastasis

This thesis focuses on tissue inhibitor of metalloproteinases 4 (TIMP4) which is the newest member of a small gene and protein family of four closely related endogenous inhibitors of extracellular matrix (ECM) degrading enzymes. Existing data on TIMP4 suggested that it exhibits a more restricted expression pattern than the other TIMPs with high expression levels in heart, brain, ovary and skeletal muscle. These observations and the fact that the ECM is of special importance to provide the cardiovascular system with structural strength combined with elasticity and distensibility, prompted the present molecular biologic investigation on TIMP4. In the first part of the study the murine Timp4 gene was cloned and characterized in detail. The structure of murine Timp4 genomic locus resembles that in other species and of the other Timps. The highest Timp4 expression was detected in heart, ovary and brain. As the expression pattern of Timp4 gives only limited information about its role in physiology and pathology, Timp4 knockout mice were generated next. The analysis of Timp4 knockout mice revealed that Timp4 deficiency has no obvious effect on the development, growth or fertility of mice. Therefore, Timp4 deficient mice were challenged using available cardiovascular models, i.e. experimental cardiac pressure overload and myocardial infarction. In the former model, Timp4 deficiency was found to be compensated by Timp2 overexpression, whereas in the myocardial infarct model, Timp4 deficiency resulted in increased mortality due to increased susceptibility for cardiac rupture. In the wound healing model, Timp4 deficiency was shown to result in transient retardation of re-epithelialization of cutaneous wounds. Melanoma tumor growth was similar in Timp4 deficient and control mice. Despite of this, lung metastasis of melanoma cells was significantly increased in Timp4 null mice. In an attempt to translate the current findings to patient material, TIMP4 expression was studied in human specimens representing different inflammatory cardiovascular pathologies, i.e. giant cell arteritis, atherosclerotic coronary arteries and heart allografts exhibiting signs of chronic rejection. The results showed that cardiovascular expression of TIMP4 is elevated particularly in areas exhibiting inflammation. The results of the present studies suggest that TIMP4 has a special role in the regulation of tissue repair processes in the heart, and also in healing wounds and metastases. Furthermore, evidence is provided suggesting the usefulness of TIMP4 as a novel systemic marker for vascular inflammation.

Identification and characterization of CIP2A as a novel oncogenic inhibitor of PP2A

Inhibition of the tumor suppressor protein phosphatase 2A (PP2A) activity has been identified as one of the five key alterations required for human cell transformation. Regardless of this crucial role in human cancer development, the detailed mechanisms by which PP2A inhibition occurs in human cancers remain largely uncharacterized. PP2A regulates a plethora of cellular signaling cascades. One of the targets of PP2A is Myc oncoprotein, which is destabilized and degraded in response to PP2A-mediated dephosphorylation of Myc serine 62. In this study we identify Cancerous Inhibitor of PP2A (CIP2A) as a previously uncharacterized endogenous inhibitor of PP2A in human cancer cells. CIP2A inhibits PP2A activity leading to subsequent stabilization of the Myc protein. CIP2A promotes malignant growth of cancer cells in vitro and xenograft tumor formation in vivo and is overexpressed in cancer. Moreover, we explored the effect of CIP2A on global transcriptional profiles and validated a CIP2A-dependent transcriptional signature. Analysis of the CIP2A signature revealed both Myc-dependent and -independent functions for CIP2A. Importantly, we demonstrate that the CIP2A signature has clinical relevance in human breast cancer subtypes. Finally, we identify the genes potentially mediating the long-term growth suppression in CIP2A depleted cancer cells. Taken together, this work identifies CIP2A as a novel human oncoprotein and describes its function in cancer cells. These results may open novel possibilities for patient stratification and therapeutic intervention of cancer.