The Poisson-exponential regression model under different latent activation schemes

In this paper, a new family of survival distributions is presented. It is derived by considering that the latent number of failure causes follows a Poisson distribution and the time for these causes to be activated follows an exponential distribution. Three different activation schemes are also considered. Moreover, we propose the inclusion of covariates in the model formulation in order to study their effect on the expected value of the number of causes and on the failure rate function. Inferential procedure based on the maximum likelihood method is discussed and evaluated via simulation. The developed methodology is illustrated on a real data set on ovarian cancer.

A new long-term lifetime distribution induced by a latent complementary risk framework

In this paper, we proposed a new three-parameter long-term lifetime distribution induced by a latent complementary risk framework with decreasing, increasing and unimodal hazard function, the long-term complementary exponential geometric distribution. The new distribution arises from latent competing risk scenarios, where the lifetime associated scenario, with a particular risk, is not observable, rather we observe only the maximum lifetime value among all risks, and the presence of long-term survival. The properties of the proposed distribution are discussed, including its probability density function and explicit algebraic formulas for its reliability, hazard and quantile functions and order statistics. The parameter estimation is based on the usual maximum-likelihood approach. A simulation study assesses the performance of the estimation procedure. We compare the new distribution with its particular cases, as well as with the long-term Weibull distribution on three real data sets, observing its potential and competitiveness in comparison with some usual long-term lifetime distributions.

Differential MiRNA expression in childhood acute lymphoblastic leukemia and association with clinical and biological features

The present study aimed to analyze the expression profile of the microRNAs previously described as associated with childhood ALL, miR-92a, miR-100, miR-125a-5p, miR-128a, miR-181b, miR-196b and let-7e, and their association with biological/prognostic features in 128 consecutive samples of childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) by quantitative real-time PCR. A significant association was observed between higher expression levels of miR-196b and T-ALL, miR-100 and patients with low white blood cell count at diagnosis and t(12;21) positive ALL. These findings suggest a potential activity of these microRNAs in pediatric ALL biology. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Konditionale Expression von HER-2, H-Ras oder BXB-Raf1 in einem Maustumormodell

Es ist bekannt, dass die Überexpression eines einzigen Onkogens im Tumorgewebe einen maligneren Phänotyp zur Folge haben kann. Ein Beispiel hierfür ist die Rezeptortyrosinkinase HER-2. Besonders in Mamma- und Ovarialkarzinomen tritt häufig eine HER-2 Überexpression auf, die mit einer schlechteren Prognose für die Patientinnen einhergeht. Die HER-2 blockierende Therapie mit Trastuzumab (Herceptin®) konnte zu einer signifikanten Verbesserung der Überlebenszeit bei Patientinnen mit metastasierendem Mammakarzinom führen. Es ist deshalb von großem Interesse herauszufinden, ob ein Tumor durch gezielte Blockade eines bestimmten Onkogens sein tumorigenes Potential verlieren kann, und dadurch das Tumorwachstum zumindest zeitweise unterbunden wird. Die Frage ist also, ob ein Tumor reversibel sein kann, wenn die Expression seiner Onkogene blockiert wird. Frühere Arbeiten meiner Arbeitsgruppe haben gezeigt, dass Tumore, die konditional humanes HER-2 exprimierten, nach Ausschalten von HER-2 tatsächlich in Remission gingen, d.h. reversibel waren. Tumorgrößenabhängig konnte sogar eine vollständige Tumorremission beobachtet werden. Die vorliegende Arbeit soll nun helfen, die beobachtete Remission nach Ausschalten von HER-2 besser verstehen zu können. Von Interesse sind dabei vor allem die molekularen Mechanismen, die in dem Tumor nach Ausschalten der HER-2 Expression ablaufen. Die konditionale Expression von HER-2 wurde mit Hilfe des TET-OFF Systems in NIH3T3 Mausfibroblasten erreicht. Mit dieser Technik wurde ein Maustumormodell etabliert, das ermöglichte, die Veränderungen in den Tumoren nach Ausschalten von HER-2 zu untersuchen. Ein besonderes Augenmerk wurde dabei auf zwei der durch HER-2 vermittelten Signalwege gerichtet, den Ras-MAP Kinase Signalweg und die Aktivierung von Akt über die Phosphoinositol-3 Kinase. Beide wurden nach Ausschalten der HER-2 Expression deaktiviert. Um herausfinden zu können, welcher der beiden Wege eine wichtigere Rolle bei der Tumorremission spielt, wurden in der vorliegenden Arbeit zwei weitere Maustumormodelle zur konditionalen Expression von humanem H-Ras bzw. einer Form des humanen c-Raf-1 (BXB-Raf1) etabliert. Die Modelle funktionierten auf dieselbe Weise wie das HER-2 Maustumormodell und es wurden auch dieselben Faktoren untersucht. Ras und Raf sind Mitglieder des Ras-MAP Kinase Signalweges. Raf ist aber im Gegensatz zu HER-2 und Ras nicht in der Lage, Akt zu aktivieren. Durch Vergleich der Ergebnisse der drei Maustumormodelle war es deshalb möglich zu differenzieren, ob Einflüsse auf die Tumorentwicklung über denn Ras-MAP Kinase oder den PI3K/Akt Signalweg vermittelt wurden. Auch Ausschalten von H-Ras oder BXB-Raf1 führte zu einer raschen Tumorremission. Damit wurde erneut die Frage nach der Reversibilität eines Tumors beantwortet. Ob die Remission auf einer Induktion von Apoptose beruhte, konnte nicht endgültig geklärt werden, da es zwar nach Ausschalten von HER-2 zu einer Erhöhung der Apoptoserate kam, nicht jedoch nach Ausschalten von H-Ras oder BXB-Raf1. Aufgrund der vorhandenen Ergebnisse wird vermutet, dass es zu einer Störung des Gleichgewichtes zwischen proliferationsfördernden und apoptotischen Faktoren nach Ausschalten der Onkogene kam. Die in den Tumoren vorhandene Spontanapoptose könnte dann ausreichen, den Prozess der Tumorremission auszulösen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass ERK bzw. der Ras-MAP Kinase Signalweg die bedeutendere Rolle bei der Tumorremission spielte. Zum einen wurde dies belegt durch die Beobachtung, dass die Tumorverläufe von HER-2 und BXB-Raf1 nahezu identisch waren. Zum anderen kam es in allen drei Modellen zu einer Dephosphorylierung von ERK, die der Tumorremission vorausging. Akt schien dagegen keine Rolle zu spielen, da das Ausschalten der HER-2, H-Ras oder BXB-Raf1 Expression zu keiner einheitlichen Veränderung des Posphorylierungsgrades von Akt führte. Demnach ist die Blockade des Ras-MAP Kinase Signalweges, der hauptsächlich proliferationsfördernde Eigenschaften besitzt, wichtiger für die Tumorremission als die Blockade des PI3K/Akt Signalweges, der hauptsächlich anti-apoptotische Eigenschaften vermittelt.

Marcatori molecolari circolanti: quale ruolo nei pazienti con tumori solidi?

Background: Circulating tumor cells (CTCs) and circulating free plasma DNA (FPDNA) have been proposed as biomarkers predictive of outcome and response to therapy in solid tumors. We investigated the multiple associations of the presence of CTC and the levels of FPDNA with the outcome and/or the response to chemotherapy in patients with localized breast cancer (LBC), metastatic breast cancer (MBC) and advanced ovarian cancer (AOC). Experimental Design: Blood samples were collected before (baseline), during and after therapy in 40 LBC and 50 AOC patients treated with neo-adjuvant chemotherapy. In 20 MBC patients blood was sampled at baseline and every each cycle of adjuvant chemotherapy. Real time PCR was applied to quantify FPDNA using the Quantifiler Human Quantification kit and CTCs through the detection of tumor-cell specific mRNA levels with or without epithelial enrichment. Results: At baseline CTCs were detected in 90% MBC, 42.5% LBC and 33% AOC patients respectively. The presence of baseline CTC was significantly associated with shorter overall survival (OS) in MBC and AOC patients, and shorter progression free survival (PFS) in LBC patients. Presence of CTCs at the end of neo-adjuvant chemotherapy was detected in 42% LBC and 18% AOC patients and was associated with shorter PFS and OS only in LBC. Increased FPDNA levels at baseline were found in 65% MBC, 17.5% LBC and 76% AOC patients but never related to OS. Baseline FPDNA high levels were associated with shorter PFS only in LBC patients. High FPDNA levels after neo-adjuvant chemotherapy were detected in 57% LBC and 48% AOC patients. Increased FPDNA after neo-adjuvant was associated with response to therapy and shorter PFS in AOC patients. Conclusions: Detection of CTCs may represent a prognostic and predictive biomarker in LBC, MBC and AOC. Quantification of FPDNA could be useful for monitoring response to therapy in AOC patients.

Glykolytische Aktivität von Ovarialkarzinomzelllinien in vitro und in vivo und die Bedeutung von HIF-1alpha

Ovarialkarzinome stellen eine schwer zu therapierende onkologische Erkrankung mit im Durchschnitt sehr schlechter Prognose dar. Die Notwendigkeit einer weiteren Verbesserung der Therapie dieser Erkrankung ist sehr offensichtlich. Studien an anderen Tumorentitäten haben die große Bedeutung des Glukosestoffwechsels, speziell des Laktats, in der Erken- nung, Kategorisierung und Therapie von onkologischen Erkrankungen gezeigt. In der Kon- trolle des Glukosestoffwechsels, aber auch vieler anderer Funktionen, wie z. B. des Tumor- wachstums und des Zellüberlebens, hat sich der Hypoxia Inducible Factor (HIF) als beson- ders wichtig herausgestellt. In der vorliegenden Arbeit wurde daher der Glukosestoffwechsel in Ovarialkarzinomen und seine Beeinflussung durch eine Herunterregulierung von HIF-1α untersucht. Hierzu wurden die Ovarialkarzinomzelllinien OC 316 und IGROV1 (Wildtyp) und die Zelllinie OC 316 mit einem lentiviralen Vektor zur Herunterregulierung von HIF-1α ver- wendet. Das Wachstumsverhalten, die Laktatproduktion und der Glukoseverbrauch wurden bei diesen Zelllinien in vitro untersucht. Darüber hinaus wurden mithilfe der bildgebenden Biolumineszenz ATP, Laktat, Pyruvat und Glukose in Xenotransplantaten dieser Zelllinien gemessen. Diese in unserer Arbeitsgruppe entwickelte Methode erlaubt die quantitative Er- fassung von Metaboliten in selektiven Gewebsarealen, wie z. B. in vitalen Tumorregionen, in stomatösen Arealen oder im tumornahen Normalgewebe.rnIn dieser Arbeit kann gezeigt werden, dass die glykolytische Aktivität von Ovarialkarzinom- zelllinien mit dem Wachstumsverhalten positiv korreliert ist. Eine Herunterregulierung von HIF-1α führt zu einer deutlichen Verlangsamung des Zellwachstums, wobei allerdings alle HIF-Zielgene betroffen sein können. Des Weiteren wird mit den hier gezeigten Daten die prognostische Bedeutung des Laktats bestätigt. Hohe Laktatwerte in vitro waren mit schnel- lerem Wachstum korreliert. Zusätzlich zeigen die vorliegenden Daten, dass die gewonnenen Befunde in vitro nur näherungsweise auf die in vivo Situation übertragbar sind. Eine Herun- terregulierung von HIF-1α zeigt keine signifikant unterschiedlichen Laktatwerte in den Xe- notransplantaten. Allerdings spiegeln sich zelllinienspezifische Unterschiede in der metabo- lischen Aktivität in vitro im metabolischen Verhalten der entsprechenden Xenografttumoren recht gut wider.rnDie gewonnenen Ergebnisse weisen zum einen auf die prognostische Bedeutung einer Bestimmung von Laktatkonzentrationen aus Tumorbiopsien hin und bestätigen zum anderen die klinische Aussagekraft metabolischer Aktivitätsmessungen mittels PET. Solche Daten könnten dazu dienen Patienten einer individualisierten Therapie zuzuführen. Außerdem wur- de die Effektivität, aber auch die Komplexität einer gegen HIF-1α gerichteten Therapie auf Protein- und Genebene bestätigt. Somit zeigen die erzielten Resultate einerseits Möglichkei- ten einer individualisierten Therapie auf, andererseits unterstreichen sie die große Notwen- digkeit weiterer Grundlagenforschung auf diesem Gebiet.

Die Interaktion von VHL und PTEN bei der Tumorinitiation und Progression

Das VHL-Syndrom umfasst Erkrankungen, die mit einem Funktionsverlust von VHL einhergehen. Das Tumorspektrum umfasst retinale und zerebrale Hämangioblastome, Nierenzysten und klarzellige Nierenkarzinome, Zysten und Tumore des Pankreas, Phäochromocytome, Adenome der Hoden und Tumore des Mittelohrs. Obwohl aufgrund klinischer Studien bekannt ist, welche VHL-Mutation mit welchen Neoplasien assoziiert werden können, konnte bisher kein VHL-Mausmodell das Krankheitsbild des VHL-Syndroms widerspiegeln. Daher ist vermutlich eine zusätzliche Fehlregulation weiterer Gene nötig ist, um die Tumorgenese in den verschiedenen Geweben zu induzieren. In mehreren klarzelligen Nierenkarzinomen konnte bereits eine PTEN-Defizienz nachgewiesen werden, der Verlust von PTEN wird außerdem auch mit der Tumorgenese von Phäochromocytomen assoziiert. Möglicherweise wirken VHL und PTEN also in der Tumorsuppression in der Niere und der Nebenniere zusammen.rnIm Rahmen dieser Arbeit konnte erstmals eine VHL-vermittelte Stabilisierung der PTEN-Konzentration sowohl in embryonalen als auch in Tumor-Zellen der Niere nachgewiesen werden. Die Analyse des Regulationsmechanismus ergab erstens eine Hypoxie-abhängige Abnahme der Transkription von PTEN. Des Weiteren konnte eine VHL-vermittelte Ubiquitinylierung von NEDD4-1, welches als E3-Ligase von PTEN dessen Degradation und Kerntransport reguliert, ermittelt werden. rnIn Nierenkarzinom-Zellen wurde weiterhin eine VHL- bzw. PTEN-Restitution induziert, um die Auswirkungen der beiden Tumorsuppressoren auf das Zellverhalten in vitro und in vivo zu untersuchen. Sowohl VHL als auch PTEN hatten dieselben Effekte lediglich in unterschiedlicher Intensität auf das Verhalten der Zellen. So konnte VHL- und PTEN-abhängig eine Verstärkung der Adhäsion, eine Inhibierung der Migration und eine Verminderung der Überlebens- und Metastasierungsfähigkeit nachgewiesen werden. Des Weiteren wurden Mausmodelle mit einem ubiquitären, heterozygoten Pten-Verlust generiert, die teilweise eine zusätzliche Haploinsuffizienz von Vhl bzw. eine heterozygote VHL Typ II-Mutation (V2B oder V2C) trugen. Sporadisch entwickelten diese Mäuse Vhl-abhängig Lebertumore und Pten-abhängig Lymphome und Ovarialkarzinome. Einige Mäuse mit einer kombinierten Vhl- und Pten-Defizienz bildeten zusätzlich Nierenzysten aus, die teilweise das gesamte Volumen der Niere einnahmen. Besonders häufig entstanden in Pten-haploinsuffizienten Mäusen Phäochromocytome, die durch eine zusätzliche V2B- oder V2C-Mutation in gleichaltrigen Mäusen deutlich weiterentwickelt waren. Demnach induziert erst der gemeinsame Verlust von Vhl und Pten die Bildung von Nierenzysten und Phäochromocytomen, welche dem Krankheitsbild des VHL-Syndroms zugeordnet werden.rnDie Untersuchungen innerhalb dieser Arbeit zeigen erstmalig die Interaktion und Kooperation von VHL und PTEN in der Tumorsuppression. Die Resultate bieten außerdem die Grundlage für weitere Analysen der Auswirkung der VHL-vermittelten PTEN-Stabilisierung und für detailliertere Untersuchungen der durch die kombinierte Vhl- und Pten-Defizienz induzierten Neoplasien der Niere und der Nebennieren-Tumore in in vivo Mausmodellen.rn

Untersuchungen zur Wechselbeziehung zwischen Proteom, Energiestoffwechsel, Redoxstatus und Radiosensibilität von Tumorzellen in vitro und in vivo

Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war die Erforschung ursächlicher Unterschiede im Energiestoffwechsel von hoch- und niedrig-glykolytischen Tumorzelllinien. Darüber hinaus wurde die Hypothese überprüft, wonach eine hohe glykolytische Aktivität in Tumorzellen zu einer Anreicherung von antioxidativen Metaboliten führt und infolgedessen eine Therapieresistenz gegen Gammabestrahlung hervorruft. Abschließend sollte durch biochemische und gentechnische Manipulationen des Energie- bzw. Glukosestoffwechsels die Strahlenresistenz von Tumorzellen verändert und somit neue therapeutische Interventionen eröffnet werden.rnDie zur Klärung dieser Fragestellung erforderlichen molekularbiologischen Experimente erfolgten an jeweils zwei Ovarialkarzinomzelllinien (OC316 und IGROV-1) und zwei Plattenepithelkarzinomzelllinien der Kopf- und Halsregion (SAS und FaDu) sowie den entsprechenden Experimentaltumoren.rnUnabhängig von der Tumorentität und dem Tumormodell konnte gezeigt werden, dass eine erhöhte Expression Stoffwechsel-assoziierter Proteine mit einem gesteigerten Energiestoffwechsel einhergeht. Der Transfer der Ovarial- und Plattenepithelkarzinomzelllinien in das Mausmodell führte zu keiner grundsätzlichen Änderung des Tumormikromilieus. So wies die hoch-metabolische Linie OC316 in vitro und in vivo eine stark erhöhte MCT-4 Expression auf, deren gentechnische Inhibition jedoch zu keiner Reduktion der Glykolyserate führte.rnDie Hypothese, dass die Laktatproduktion als prädiktiver Marker für die Strahlenresistenz einer Tumorzelllinie fungiert, konnte nicht bestätigt werden. Jedoch führte die Manipulation der intrazellulären Laktatbildung und des Energiestoffwechsels mit nicht zelltoxischen Konzentrationen von 2-Deoxy-D-glukose (2DG) und Rotenon (ROT) bei den Ovarialkarzinomzelllinien zu einer Erhöhung der intrazellulären O2--Anionen, einer Zunahme der Strahlenempfindlichkeit sowie zur Steigerung der initialen und residualen DNA-Doppelstrangbrüche nach Gammabestrahlung.rnHierbei wirken 2DG und ROT synergistisch durch die Inhibierung antioxidativer Systeme sowie durch die Erhöhung des zellulären Radikal-Status. Die Anwendung von Stoffwechselmanipulatoren zur Optimierung und Unterstützung vorhandener Radikal-erzeugender Therapieformen wird aktuell in klinischen Studien überprüft. Translational könnte die durch 2DG und ROT beschriebene Erhöhung der Strahlenempfindlichkeit bei Ovarialkarzinomzelllinien z. B. in Kombination mit intensitätsmodulierten Strahlentherapien neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen, was in weiterführenden in vivo Studien zu überprüfen ist.rn

Optimierte biologische Aktivität allo- und tumorreaktiver CD8-+-T-Lymphozyten im humanisierten Mausmodell durch IL-15-Superagonisten

Interleukin 15 (IL-15) gilt als eines der vielversprechendsten zukünftigen Medikamente für die Krebstherapie. Es fördert die Proliferation, Persistenz und Funktion von CD8+ T-Zellen und vermittelt zahlreiche Effekte, die es als überlegene Alternative für das derzeit in der Klinik verwendete IL-2 erscheinen lassen. Für den Einsatz von IL-15 in der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein Protokoll zur Herstellung von rekombinantem IL-15 in E. coli etabliert. Das hergestellte Protein hatte eine zu kommerziellen Produkten vergleichbare Bioaktivität und begünstigte die Persistenz und Aktivität antigenspezifischer, humaner CD8+ T Zellen nach adoptivem Transfer in NSG-Mäuse, wobei unter anderem ein verstärkter Effekt auf T Zellen mit TSCM-Phänotyp beobachtet wurde. Um die Bioaktivität von IL-15 zu steigern, wurden super-agonistische IL-15-Fusions¬proteine entworfen und im Expi293-System hergestellt. Dabei wurde IL 15 kovalent mit der Sushi-Domäne, der IL-15Rα-Kette und einer IgG1-Fc-Domäne verbunden, was zu einer gesteigerten Affinität der IL 15-Superagonisten zum physiologischen, niederaffinen IL 15Rβγ und zu einer stark erhöhten Halbwertszeit in Mausserum führte. Die gesteigerte Affinität der IL-15-Super¬agonisten wurde durch die IL 15Rα-Sushi-Domäne vermittelt. Eine um 13 Amino¬säuren verlängerte Sushi-Domäne zeigte im Vergleich zur normalen Form eine nochmals ge¬steigerte Affinität. Die längere Halbwertszeit wurde von der Sushi- und der IgG1-Fc-Domäne vermittelt. Die IgG1-Fc-Domäne verstärkte die Wirkung der Fusionsproteine zusätzlich über einen Mechanismus, der wahrscheinlich mit der Transpräsentation durch Fc Re¬ze¬ptoren zusammen–hängt. Die gesteigerte Bioaktivität der IL-15-Superagonisten wurde im Tiermodell mit humanen und murinen T-Zellen bestätigt und ILR13+-Fc wurde als das Fusionsprotein mit der höchsten Bioaktivität identifiziert. Im Vergleich zu anderen IL-15-Superagonisten vereint es alle derzeit bekannten Eigenschaften zur Bioaktivitätssteigerung in einem einzigen Protein. In therapeutischen Versuchen mit adoptivem Transfer tumorreaktiver T-Zellen konnte der Antitumoreffekt durch ILR13+-Fc maßgeblich verstärkt werden. Als Modellsysteme wurden NSG-Mäuse, die mit humanen AML-Blasten oder einem soliden Ovarialkarzinom engraftet wurden, verwendet. Dabei wurden sowohl antigenspezifische als auch unspezifische Effekte beobachtet. Die unspezifischen Effekte wurden wahrscheinlich durch eine ILR13+-Fc-vermittelte Überexpression von NKG2D, einem Rezeptor der angeborenen Immunantwort, auf den adoptiv transferierten T Zellen vermittelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass IL-15 und die IL-15-Superagonisten die Proliferation und Reaktivität von CD8+ T-Zellen im Rahmen der Immuntherapie fördern können. Aufgrund der hohen Bioaktivität und potenzierten Wirksamkeit, könnten vor allem die IL 15-Superagonisten in Zukunft bei der Entwicklung effizienter Therapiemethoden eingesetzt werden und dadurch einen wichtigen Beitrag zu Behandlung von Krebs leisten. rnrn

A BAYESIAN APPROACH TO DOSE-RESPONSE ASSESSMENT AND DRUG-DRUG INTERACTION ANALYSIS: APPLICATION TO IN VITRO STUDIES

The considerable search for synergistic agents in cancer research is motivated by the therapeutic benefits achieved by combining anti-cancer agents. Synergistic agents make it possible to reduce dosage while maintaining or enhancing a desired effect. Other favorable outcomes of synergistic agents include reduction in toxicity and minimizing or delaying drug resistance. Dose-response assessment and drug-drug interaction analysis play an important part in the drug discovery process, however analysis are often poorly done. This dissertation is an effort to notably improve dose-response assessment and drug-drug interaction analysis. The most commonly used method in published analysis is the Median-Effect Principle/Combination Index method (Chou and Talalay, 1984). The Median-Effect Principle/Combination Index method leads to inefficiency by ignoring important sources of variation inherent in dose-response data and discarding data points that do not fit the Median-Effect Principle. Previous work has shown that the conventional method yields a high rate of false positives (Boik, Boik, Newman, 2008; Hennessey, Rosner, Bast, Chen, 2010) and, in some cases, low power to detect synergy. There is a great need for improving the current methodology. We developed a Bayesian framework for dose-response modeling and drug-drug interaction analysis. First, we developed a hierarchical meta-regression dose-response model that accounts for various sources of variation and uncertainty and allows one to incorporate knowledge from prior studies into the current analysis, thus offering a more efficient and reliable inference. Second, in the case that parametric dose-response models do not fit the data, we developed a practical and flexible nonparametric regression method for meta-analysis of independently repeated dose-response experiments. Third, and lastly, we developed a method, based on Loewe additivity that allows one to quantitatively assess interaction between two agents combined at a fixed dose ratio. The proposed method makes a comprehensive and honest account of uncertainty within drug interaction assessment. Extensive simulation studies show that the novel methodology improves the screening process of effective/synergistic agents and reduces the incidence of type I error. We consider an ovarian cancer cell line study that investigates the combined effect of DNA methylation inhibitors and histone deacetylation inhibitors in human ovarian cancer cell lines. The hypothesis is that the combination of DNA methylation inhibitors and histone deacetylation inhibitors will enhance antiproliferative activity in human ovarian cancer cell lines compared to treatment with each inhibitor alone. By applying the proposed Bayesian methodology, in vitro synergy was declared for DNA methylation inhibitor, 5-AZA-2'-deoxycytidine combined with one histone deacetylation inhibitor, suberoylanilide hydroxamic acid or trichostatin A in the cell lines HEY and SKOV3. This suggests potential new epigenetic therapies in cell growth inhibition of ovarian cancer cells.

DEFINING THE ROLE OF EGFR ACETYLATION IN CELLULAR PROCESSES: CLINICAL IMPLICATIONS

Epidermal growth factor receptor (EGFR) is a cell membrane tyrosine kinase receptor and plays a pivotal role in regulating cell growth, differentiation, cell cycle, and tumorigenesis. Deregulation of EGFR causes many diseases including cancers. Intensive investigation of EGFR alteration in human cancers has led to profound progress in developing drugs to target EGFR-mediated cancers. While exploring possible synergistic enhancement of therapeutic efficacy by combining EGFR tyrosine kinase inhibitors (TKI) with other anti-cancer agents, we observed that suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA, a deacetylase inhibitor) enhanced TKI-induced cancer cell death, which further led us to question whether SAHA-mediated sensitization to TKI was associated with EGFR acetylation. What we know so far is that SAHA can inhibit class I and II histone deacetylases (HDACs), which could possibly preserve acetylation of underlying HDAC-targeted proteins including both histone and non-histone proteins. In addition, it has been reported that an HDAC inhibitor, TSA, enhanced EGFR phosphorylation in ovarian cancer cells. EGFR acetylation has also been reported to play a role in the regulation of EGFR endocytosis recently. These observations indicate that there might be an intrinsic correlation between acetylation and phosphorylation of EGFR. In other words, the interplay between EGFR acetylation and phosphorylation may contribute to HDAC inhibitors (HDACi)-augmented EGFR phosphorylation. In this investigation, we showed that CBP acetyltransferase acetylated EGFR in vivo. In response to EGF stimulation, CBP rapidly translocated from the nucleus to the cytoplasm. We also demonstrated protein-protein interaction between CBP and EGFR as well as the enhancement of EGFR acetylation by CBP. Moreover, EGFR acetylation enhanced EGFR tyrosine phosphorylation and augmented its association with Src kinase. Acetylation-deficient EGFR mutant (EGFR-K3R) significantly reduced the function and activity of EGFR. Furthermore, ectopic expression of EGFR-K3R mutant abrogated its ability to respond to EGF-induced cell proliferation, DNA synthesis, and anchorage-independent growth using cell-based assays and tumor growth in nude mice. In addition, we demonstrated that EGFR expression was associated with SAHA resistance in the treatment of cancer cells that overexpress EGFR. The knockdown of EGFR in MDA-MB-468 breast cancer cells could sensitize the cells to respond to SAHA. The overexpression of EGFR in SAHA-sensitive MDA-MB-453 breast cancer cells rendered the cells resistant to SAHA. Together, these findings suggest that EGFR plays an important role in SAHA resistance in breast carcinoma cells that we tested. The combination therapy of HDACi with TKI has been proposed for treating cancers with aberrant expression of EGFR. The evidence from pre-clinical or clinical trials demonstrated significant enhancement of therapeutic efficacy by using such a combination therapy. Our in vivo study also demonstrated that the combination of SAHA and TKI for the treatment of breast cancer significantly reduced tumor burden compared with either SAHA or TKI alone. The significance of our study elucidated another possible underlying molecular mechanism by which HDACi mediated sensitization to TKI. Our results unveiled a critical role of EGFR acetylation that regulates EGFR tyrosine phosphorylation and may further provide an experiment-based rationale for combinatorial targeted therapy.

CA125/MUC16 is dispensable for mouse development and reproduction.

Cancer antigen 125 (CA125) is a blood biomarker that is routinely used to monitor the progression of human epithelial ovarian cancer (EOC) and is encoded by MUC16, a member of the mucin gene family. The biological function of CA125/MUC16 and its potential role in EOC are poorly understood. Here we report the targeted disruption of the of the Muc16 gene in the mouse. To generate Muc16 knockout mice, 6.0 kb was deleted that included the majority of exon 3 and a portion of intron 3 and replaced with a lacZ reporter cassette. Loss of Muc16 protein expression suggests that Muc16 homozygous mutant mice are null mutants. Muc16 homozygous mutant mice are viable, fertile, and develop normally. Histological analysis shows that Muc16 homozygous mutant tissues are normal. By the age of 1 year, Muc16 homozygous mutant mice appear normal. Downregulation of transcripts from another mucin gene (Muc1) was detected in the Muc16 homozygous mutant uterus. Lack of any prominent abnormal phenotype in these Muc16 knockout mice suggests that CA125/MUC16 is not required for normal development or reproduction. These knockout mice provide a unique platform for future studies to identify the role of CA125/MUC16 in organ homeostasis and ovarian cancer.

The Role of Acidic Fibroblast Growth Factor and Fibroblast Growth Factor Receptor 4 in High Grade Serous Carcinoma

Background: High grade serous carcinoma whether ovarian, tubal or primary peritoneal, continues to be the most lethal gynecologic malignancy in the USA. Although combination chemotherapy and aggressive surgical resection has improved survival in the past decade the majority of patients still succumb to chemo-resistant disease recurrence. It has recently been reported that amplification of 5q31-5q35.3 is associated with poor prognosis in patients with high grade serous ovarian carcinoma. Although the amplicon contains over 50 genes, it is notable for the presence of several members of the fibroblast growth factor signaling axis. In particular acidic fibroblast growth factor (FGF1) has been demonstrated to be one of the driving genes in mediating the observed prognostic effect of the amplicon in ovarian cancer patients. This study seeks to further validate the prognostic value of fibroblast growth receptor 4 (FGFR4), another candidate gene of the FGF/FGFR axis located in the same amplicon. The emphasis will be delineating the role the FGF1/FGFR4 signaling axis plays in high grade serous ovarian carcinoma; and test the feasibility of targeting the FGF1/FGFR4 axis therapeutically. Materials and Methods: Spearman and Pearson correlation studies on data generated from array CGH and transcriptome profiling analyses on 51 microdissected tumor samples were used to identify genes located on chromosome 5q31-35.3 that showed significant correlation between DNA and mRNA copy numbers. Significant correlation between FGF1 and FGFR4 DNA copy numbers was further validated by qPCR analysis on DNA isolated from 51 microdissected tumor samples. Immunolocalization and quantification of FGFR4 expression were performed on paraffin embedded tissue samples from 183 cases of high-grade serous ovarian carcinoma. The expression was then correlated with clinical data to assess impact on survival. The expression of FGF1 and FGFR4 in vitro was quantified by real-time PCR and western blotting in six high-grade serous ovarian carcinoma cell lines and compared to those in human ovarian surface epithelial cells to identify overexpression. The effect of FGF1 on these cell lines after serum starvation was quantified for in vitro cellular proliferation, migration/invasion, chemoresistance and survival utilizing a combination of commercially available colorimetric, fluorometric and electrical impedance assays. FGFR4 expression was then transiently silenced via siRNA transfection and the effects on response to FGF1, cellular proliferation, and migration were quantified. To identify relevant cellular pathways involved, responsive cell lines were transduced with different transcription response elements using the Cignal-Lenti reporter system and treated with FGF1 with and without transient FGFR4 knock down. This was followed by western blot confirmation for the relevant phosphoproteins. Anti-FGF1 antibodies and FGFR trap proteins were used to attempt inhibition of FGF mediated phenotypic changes and relevant signaling in vitro. Orthotopic intraperitoneal tumors were established in nude mice using serous cell lines that have been previously transfected with luciferase expressing constructs. The mice were then treated with FGFR trap protein. Tumor progression was then followed via bioluminescent imaging. The FGFR4 gene from 52 clinical samples was sequenced to screen for mutations. Results: FGFR4 DNA and mRNA copy numbers were significantly correlated and FGFR4 DNA copy number was significantly correlated with that of FGF1. Survival of patients with high FGFR4 expressing tumors was significantly shorter that those with low expression(median survival 28 vs 55 month p< 0.001) In a multivariate cox regression model FGFR expression significantly increased risk of death (HR 2.1, p<0.001). FGFR4 expression was significantly higher in all cell lines tested compared to HOSE, OVCA432 cell line in particular had very high expression suggesting amplification. FGF1 was also particularly overexpressed in OVCA432. FGF1 significantly increased cell survival after serum deprivation in all cell lines. Transient knock down of FGFR4 caused significant reduction in cell migration and proliferation in vitro and significantly decreased the proliferative effects of FGF1 in vitro. FGFR1, FGFR4 traps and anti-FGF1 antibodies did not show activity in vitro. OVCA432 transfected with the cignal lenti reporter system revealed significant activation of MAPK, NFkB and WNT pathways, western blotting confirmed the results. Reverse phase protein array (RPPA) analysis also showed activation of MAPK, AKT, WNT pathways and down regulation of E Cadherin. FGFR trap protein significantly reduced tumor growth in vivo in an orthotopic mouse model. Conclusions: Overexpression and amplification of several members of the FGF signaling axis present on the amplicon 5q31-35.3 is a negative prognostic indicator in high grade serous ovarian carcinoma and may drive poor survival associated with that amplicon. Activation of The FGF signaling pathway leads to downstream activation of MAPK, AKT, WNT and NFkB pathways leading to a more aggressive cancer phenotype with increased tumor growth, evasion of apoptosis and increased migration and invasion. Inhibition of FGF pathway in vivo via FGFR trap protein leads to significantly decreased tumor growth in an orthotopic mouse model.

Targeting of {\it HER\/}-{\it 2\/}/{\it neu\/} with E1A gene therapy

Amplification or overexpression of HER-2/neu has been demonstrated in human cancers of the ovary, breast, lung and correlated with chemoresistance and poor clinic prognosis. We have previously found that the adenovirus type 5 early region 1A (E1A) gene product can repress the overexpression and suppress the tumorigenic potential of HER-2/neu-overexpressing cancer cells. In addition, E1A has been reported to induce apoptosis and inhibit the metastatic potential of tumor cells. Therefore, E1A could be considered as a tumor suppressor gene in HER-2/neu-overexpressing cancer cells. To develop an efficient HER-2/neu-targeting gene therapy with E1A, adenoviral vector or cationic liposome was used to introduce E1A into human ovarian, breast and lung cancer cells. Successful therapeutic effects were achieved.^ A replication-deficient adenovirus containing the E1A gene, Ad.E1A(+), was used to infect HER-2/neu-overexpressing human ovarian cancer cell line. Ovarian cancer growth in vitro and colony formation in soft agarose were greatly inhibited.^ To examine tumor suppressor function of E1A in breast cancer, we introduced E1A in vitro by adenovirus into both HER-2/neu-overexpressing and low-expressing human breast cancer cell lines. In HER-2/neu-overexpressing cells, E1A greatly inhibited tumor cell growth in vitro and colony formation in soft agarose. However, in low HER-2/neu expressing cancer cell lines, E1A could only reduce colony formation in soft agarose but had no significant effect on cell growth in monolayer, indicating different effects of E1A in these two types of cancer cells. To test the local therapeutic efficacy of E1A, we used either adenovirus- or liposome-mediated E1A gene delivery systems in an orthotopic breast cancer animal model.^ To test the therapeutic efficacy of systemically-delivered E1A in vivo lung cancer, we treated mice bearing intratracheal lung cancer by i.v. tail injections of Ad.E1A(+). As a result, Ad.E1A(+) suppressed HER-2/neu overexpression and inhibited intratracheal lung cancer growth. However, no significant tumor suppression effect of Ad.E1A(+) was observed in mice bearing HER-2/neu low expressing cell line when the same therapeutic procedure was followed. (Abstract shortened by UMI.) ^

Cytotoxic peptide conjugates of dinuclear arene ruthenium trithiolato complexes

In order to improve the water-solubility of dinuclear thiolato-bridged arene ruthenium complexes, a new series was synthesized by conjugating octaarginine, octalysine, and cyclo[Lys-Arg-Gly-Asp-D-Phe] using chloroacetyl thioether (ClAc) ligation, resulting in cytotoxic conjugates against A2780 human ovarian cancer cells (IC50 = 2–8 μM) and against the cisplatin resistant line A2780cisR (IC50 = 7–15 μM). These metal complexes represent, to the best of our knowledge, the most cytotoxic ruthenium bioconjugates reported so far.