Porphyromonas gingivalis LPS stimulation downregulates DNMT1, DNMT3a, and JMJD3 gene expression levels in human HaCaT keratinocytes

Objective: The role of epigenetic regulation in inflammatory diseases such as periodontitis is poorly known. The aim of this study was to assess whether Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide (LPS) can modulate gene expression levels of the some enzymes that promote epigenetic events in cultures of the human keratinocytes and gingival fibroblasts. In addition, the same enzymes were evaluated in gingival samples from healthy and periodontitis-affected individuals. Materials and methods: Primary gingival fibroblast and keratinocyte (HaCaT) cultures were treated with medium containing P. gingivalis LPS or P. gingivalis LPS vehicle for 24 h. After this period, cell viability was assessed by MTT test and total RNA extracted to evaluate gene expression levels of the following enzymes by qRT-PCR: DNA methyltransferase 1 (DNMT1), DNA methyltransferase 3a (DNMT3a), histone demethylases Jumonji domain containing 3 (JMJD3) and ubiquitously transcribed tetratricopeptide repeat, X chromosome (UTX). To evaluate gene expression in healthy and periodontitis-affected individuals, total RNA was extracted from biopsies of gingival tissue from healthy and periodontitis sites, and gene expression of DNMT1, DNAMT3a, JMJD3, and UTX was evaluated by qRT-PCR. Results: No significant differences were found in the gene expression analysis between healthy and periodontitis-affected gingival samples. The results showed that LPS downregulated DNMT1 (p < 0. 05), DNMT3a (p < 0. 05), and JMJD3 (p < 0. 01) gene expression in HaCaT cells, but no modulation was observed in gingival fibroblasts. Conclusion: P. gingivalis LPS exposure to human HaCaT keratinocytes downregulates gene expression of the enzymes that promote epigenetic events. Clinical relevance: The advance knowledge about epigenetic modifications caused by periodontopathogens may to possibly led to the development of new periodontal therapies. © 2012 Springer-Verlag.

Evolução de pacientes com AIDS pós cART: Evolução clínica e laboratorial de pacientes com AIDS após 48 semanas de tratamento antirretroviral

Combination Antiretroviral Therapy (cART) aims to inhibit viral replication, delay immunodeficiency progression and improve survival in AIDS patients. The objective of this study was to compare two different schemes of cART, based on plasma viral load (VL) and CD4+ T lymphocyte count, during 48 weeks of treatment. For this purpose, 472 medical charts of a Specialized Outpatient Service were reviewed from 1998 to 2005. Out of these, 58 AIDS patients who had received a triple drug scheme as the initial treatment were included in the study and two groups were formed: Group 1 (G1): 47 individuals treated with two nucleoside reverse-transcriptase inhibitors (NRTI) and one non-nucleoside reverse-transcriptase inhibitor; Group 2 (G2): 11 patients treated with two NRTI and one protease inhibitor. In G1 and G2, 53.2% and 81.8% respectively were patients with an AIDS-defining disease. The T CD4+ lymphocyte count increased progressively up until the 24th week of treatment in all patients, while VL became undetectable in 68.1% of G1 and in 63.6% of G2. The study concluded that the evolutions of laboratory tests were similar in the two treatment groups and that both presented a favorable clinical evolution.

Avaliação da expressão do gene MGMT nos tecidos normal e neoplásico de doentes com câncer colorretal

OBJETIVO: Avaliar a expressão tecidual do gene de reparo MGMT comparando a mucosa cólica normal e neoplásica em doentes com câncer colorretal. MÉTODOS: Foram estudados 44 portadores de adenocarcinoma colorretal confirmado por estudo histopatológico. Foram excluídos doentes suspeitos de pertencerem a famílias com câncer colorretal hereditário (HNPCC e PAF) e os portadores de câncer do reto médio e inferior submetidos a tratamento quimioradioterápico neoadjuvante. A expressão do gene MGMT foi avaliada pela técnica da reação de polimerase em cadeia em tempo real (RT-PCR). A comparação dos resultados encontrados para expressão do gene MGMT entre tecidos normais e neoplásicos foi feita pelo teste t de Student pareado, adotando-se nível de significância de 5% (p <0,05). RESULTADOS: A expressão tecidual do gene MGMT em todos os doentes foi menor no tecido neoplásico quando comparada a do tecido normal (p=0,002). CONCLUSÃO: O gene de reparo MGMT encontra-se menos expresso no tecido neoplásico quando comparados aos tecidos normais em portadores de CCR esporádico.

Untersuchungen zur Regulation der Basenfehlpaarungsreparatur und zur Zytostatikaresistenz in Säugerzellen

In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß eine Behandlung von Säugerzellen mit O6-Methylguanin generierenden Substanzen zu einer Zunahme der GT-Bindungsaktivität und zu einer Translokation der MMR-Proteine MSH2, MSH6 und PMS2 aus dem Cytoplasma in den Zellkern führt. Versuche mit MSH6-defizienten DLD1-Zellen und Coimmunpräzipitationsversuche zeigten, daß der MutSalpha-Komplex (MSH2+MSH6) bereits im Cytoplasma gebildet wird und daß die Translokation von MSH2 nur im Komplex mit MSH6 erfolgt. Durch die Untersuchung von Zellinien mit unterschiedlichem MGMT-Status konnte gezeigt werden, daß der DNA-Alkylierungsschaden O6-Methylguanin (O6-MeG) in Form des O6-MeGC oder O6-MeGT-Basenpaars das initiale Signal für die nukleäre Translokation von MutSalpha darstellt. Untersuchungen zur post-translationalen Modifikation der MMR-Proteine zeigten, daß MSH2 und MSH6 sowohl in vivo als auch in vitro durch die Proteinkinase C (PKC) und die Casein Kinase II (CKII) phosphoryliert werden. Es konnte gezeigt werden, daß die Phosphorylierung von MutSalpha die Effektivität der Bindung an Basenfehlpaarungen beeinflußt, da unphosphoryliertes MutSalpha in vitro nicht effektiv an GT-Fehlpaarungen binden kann. Bei der Untersuchung der Resistenzentwicklung von Melanomzellen gegenüber Zytostatika konnte gezeigt werden daß die Resistenz gegenüber Fotemustin auf einer Erhöhung der Menge des Reparaturproteins O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) beruht. Die Reaktivierung des MGMT-Gens beruht seinerseits auf einer CpG-Hypermethylierung im kodierenden Bereichs des Gens.

Synthese, Radioiodierung und Evaluierung von neuen MGMT-Inhibitoren und ihren Glucose-Konjugaten

Eine häufige Art der Chemotherapie ist die Behandlung von Tumoren mit alkylierenden oder chloralkylierenden Zytostatika, die eine Alkylierung von Guanin in der DNA verursachen. Daraus resultieren eine Blockierung der DNA-Synthese und ein Rückgang im Tumorwachstum. Das Enzym O6-Methylguanin-DNA-methyltransferase (MGMT) ist in der Lage, solche Schäden zu reparieren. Da MGMT auch in verschiedenen Tumorarten exprimiert wird, eine Tatsache, die therapeutische Effekte verringern könnte, wird zur Zeit die Gabe von Inhibitoren der MGMT, wie O6-Benzylguanin, vor der eigentlichen Chemotherapie untersucht. Um möglicher Weise die Selektivität dieser Verbindungen für Tumor- vs. gesundem Gewebe und auch die in vivo-Eigenschaften zu verbessern, wurden glycosylierte Inhibitoren vorgeschlagen. Für eine Entwicklung neuer MGMT-Inhibitoren wäre es hilfreich, die in vivo Bioverteilung in Tier und Mensch durch eine Markierung mit geeigneten Isotopen verfolgen zu können. Im Moment existiert keine Möglichkeit, den MGMT-Status eines Tumors nicht-invasiv zu visualisieren. Diese Information kann sehr wichtig für die Planung einer Chemotherapie mit alkylierenden oder chloralkylierenden Zytostatika sein. Mit Methoden wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder der Einzel-Photonen-Emissions-Tomographie (SPECT) ist eine nicht-invasive Quantifizierung von biochemischen Prozessen prinzipiell möglich. Hierfür wurden verschiedenen MGMT-Inhibitoren bereits mit Isotopen wie Fluor-18, Kohlenstoff-11 un Iod-131 markiert, aber sie waren aus unterschiedlichen Gründen nicht geeignet. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von neuen O6-derivatisierten Guaninen, die über einen C8-Spacer an der N9-Position des Guanins mit einer Glucose-Einheit konjugiert werden sollten, geeigneten Markierungsvorläufern und Radioiodierungs-Methoden. Durch Wahl eines geeigneten Radioiodisotops für die Markierung des Restes an der O6-Position des Guanins kann die ex vivo-Bioverteilung dieser Verbindungen in tumortragenden Nacktmäusen (Iod-131) und die Untersuchung der in vivo-Verteilung (Iod-123) durchgeführt werden. Daher wurden O6-(5-Iodothenyl)- (ITG) und O6-(3-Iodbenzyl)guanin-Derivate (IBG) sowie ihre Glucose-Konjugate ITGG und IBGG synthetisiert. Von diesen inaktiven Standard-Verbindungen wurden die IC50-Werte zur MGMT bestimmt. Da sie alle im nM-Bereich lagen, schienen die Verbindungen für weitere Untersuchungen geeignet zu sein. Die Radiomarkierung der Inhibitoren mit Iod-131 bzw. Iod-123 wurde durch Umsetzung der Trialkyl-stannylierten Markierungsvorläufer mit der Chloramin T-Methode in mittleren (Iod-123) bis hohen (Iod-131) radiochemischen Ausbeuten und mit hohen radiochemischen Reinheiten durchgeführt. Mit den 131I-iodierten Verbindungen wurde die spezifische Bindung zur MGMT nachgewiesen, eine Eigenschaft, die essentiell für eine weitere Verwendung dieser Derivate ist. Sie wurden auch zur Bestimmung der ex vivo-Tumor- und Organverteilung in tumortragenden Nacktmäusen (MEX(+), MEX(-), Glioblastom) verwendet. In allen Fällen war die Tumoraufnahme der nicht-konjugierten Guanin-Derivate höher als die der entsprechenden Glucose-Konjugate. Das Tumor-Blut-Verhältnis, das sehr wichtig für einen potentiellen Einsatz der Verbindungen als Tracer des MGMT-Status eines Tumors ist, variierte abhängig von der Kinetik. Zu allen Zeitpunkten war die in vivo-Deiodierung der Glucose-Konjugate deutlich geringer als die von ITG oder IBG. Unter Verwendung von [131I]IBG und [131I]IBGG wurde die Biodistribution nach Inhibition der Natrium-abhängigen Glucose-Transporter, die zumindests teilweise für die Aufnahme der MGMT-Inhibitoren in Zellen verantwortlich sind, durch Phloretin untersucht. Einen Unterschied in der Tumoraufnahme zwischen den mit Phloretin behandelten und den unbehandelten Mäusen konnte nicht beobachtet werden, wahrscheinlich weil die Akkumulation im Tumor generell niedrig war. Mit den 123I-iodierten Verbindungen [123I]IBG und [123I]IBGG wurden in vivo-Scans an tumortragenden Nacktmäusen (MEX(+), MEX(-)) mit einer Kleintier-SPECT-Kamera durchgeführt. In beiden Fällen wurde eine geringe Akkumulation in den Tumoren im Vergleich zu anderen Organen beobachtet, was die ex vivo-Biodistributionsdaten bestätigte.

Untersuchungen zum Mechanismus der Zytotoxizität von alkylierenden Agenzien in malignen Melanomzellen

Maligne Melanome sind gegenüber Chemotherapeutika relativ resistent. Das methylierende Alkylanz Temozolomid sowie das chlorethylierende und DNA-Interstrand Crosslink (ICL) bildende Alkylanz Fotemustin kommen bei der Behandlung des malignen Melanoms als Mittel erster Wahl zum Einsatz. In der vorliegenden Arbeit konnte das erste Mal nachgewiesen werden, dass die zytotoxische Wirkung von Temozolomid und Fotemustin in Melanomzellen durch Apoptose vermittelt wird. Unter Verwendung klinisch relevanter Dosen der beiden Alkylantien konnte die Induktion von Apoptose durch vier unabhängige Methoden (Bestimmung der SubG1-Fraktion und der Apoptose- / Nekrose-Frequenz, Aktivierung der Effektorcaspasen-3 und -7 sowie Spaltung von PARP-1) nachgewiesen werden. Die Alkylierungen an der O6-Position des Guanins, welche durch beide Agenzien induziert werden, sind auch in Melanomzellen die wichtigsten Zytotoxizität-bewirkenden Läsionen in der DNA, und die O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) ist folglich ein herausragender Resistenzmarker. Eine der verwendeten Zelllinien (D05) exprimierte p53-Wildtypprotein. Diese Zelllinie war resistenter als alle anderen Zelllinien gegenüber Temozolomid und Fotemustin. Dies weist darauf hin, dass p53 nicht die Apoptoseinduktion in Melanomzellen verstärkt. Die Prozessierung des O6MeG erfolgt über die Mismatch-Reparatur (MMR) unter Generierung von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSBs). Die Untersuchung der durch Temozolomid induzierten DSBs, nachgewiesen durch gammaH2AX-Induktion, korrelierte direkt mit der apoptotischen Antwort von Melanomzelllinien und DSBs können somit als eine entscheidende apoptoseauslösende Größe angesehen werden. Eine Resistenz gegenüber dem methylierenden Temozolomid in der Zelllinie MZ7 konnte auf einen Defekt in der MMR-Schadenserkennung auf der Ebene des MutSalpha-Komplexes zurückgeführt werden. Dieser Defekt hatte keinen Einfluss auf die Fotemustin-vermittelte Apoptoseinduktion. Neben MGMT konnte somit die MMR als Resistenzfaktor gegenüber methylierenden Agenzien in Melanomen identifiziert werden. Die Fotemustin-induzierte Apoptose wurde in Melanomzelllinien im Detail untersucht. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass Fotemustin-bedingte ICLs in Zellen einen G2/M-Arrest im Behandlungszyklus induzieren. Wie anhand G1-arretierter Zellen nachgewiesen werden konnte, war das Durchlaufen der DNA-Replikation vor Erreichen des Arrests für die Induktion der Apoptose notwendig. Die Prozessierung von ICLs ist im Vergleich zu Methylierungen der DNA deutlich komplexer. Dies könnte erklären, warum in Melanomzellen die durch gammaH2AX-Induktion repräsentierten DSBs nicht mit der Sensitivität der einzelnen Zelllinien korreliert. Die Untersuchung unterschiedlich sensitiver Zelllinien zeigte ein vergleichbares Schadensniveau an ICLs und eine ebenso vergleichbare initiale Prozessierung derselben unter Generierung von DSBs. Die Prozessierung dieser sekundären Läsionen, welche anhand der Abnahme von gammaH2AX-Foci untersucht wurde, war hingegen in der sensitiveren Melanomzelllinie deutlich weniger effektiv. Es konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass eine uneffektive Prozessierung der sekundären Läsionen einhergeht mit einer verstärkten und länger anhaltenden Aktivierung der in der DSB-Detektion beteiligten Kinase ATM und der Checkpoint Kinase 1. Es wäre daher denkbar, dass eine verstärkte Aktivität dieser Kinasen proapoptotische Signale vermittelt. Unterschiede in der Prozessierung der sekundären Läsionen könnten somit ein wichtiger Marker der ICL-induzierten Apoptose darstellen. Des weitern konnte nachgewiesen werden, dass nach Fotemustingabe die mitochondrial-vermittelte Apoptose einen effektiven Exekutionsweg in Melanomen darstellt. Während Cytochrom C-Freigabe, Bcl-2-Abnahme an den Mitochondrien, Bax-Rekrutierung und Caspase-9 Aktivität nachgewiesen werden konnten, wurden keine Hinweise auf eine Fas-Rezeptor-vermittelte Apoptose gefunden. Die Unfähigkeit, Rezeptor-vermittelte Apoptose zu unterlaufen, könnte die Bedeutungslosigkeit des p53-Gens in Melanomen begründen, da gerade dieser Weg in der Alkylantien-induzierten Apoptose in anderen Zellsystemen eine große Relevanz besitzt. Bei der Suche nach einem alternativen proapoptotischen Signalweg konnten Hinweise für die Beteiligung des Rb/E2F-1-Wegs, welcher über p73 agiert, in einer p53-mutierten Melanomzelllinie gefunden werden. Einen Einfluss der Proteine Survivin und XIAP als Resistenzfaktoren auf die Fotemustin-induzierte Apoptose wurde hingegen nicht nachgewiesen.

Modulation der Strahlen- und Chemosensitivität menschlicher Tumorzellen durch Interferon

Pankreaskarzinome und maligne Melanome weisen eine hohe Resistenz gegenüber Zytostatika und Bestrahlung in der Therapie auf. Die Behandlung eines metastasierenden Pankreaskarzinoms besteht aus einer Kombination aus 5-FU, CDDP und IR. Für die Behandlung des malignen Melanoms ist das methylierende Agenz DTIC das Mittel erster Wahl. Das ebenfalls methylierende Agenz TMZ, welches jedoch in Deutschland noch nicht für die Behandlung von malignen Melanomen zugelassen ist, erlangt immer größere Bedeutung. Die Ansprechrate der Tumore kann durch Kombination mit IFNs erhöht werden. In der vorliegenden Arbeit wurde an Pankreaskarzinom- bzw. Melanomzelllinien untersucht, ob IFNs einen radio- bzw. chemosensibilisierender Effekt ausüben und, wenn ja, welcher Mechanismus hierfür verantwortlich ist. Es wurden zehn Pankreaskarzinom-Zelllinien (Panc-1, Su8686, Capan-1, Capan-2, Bxpc-3, PA-TU 8988T, Aspc-1, HS 766T, Mia-PaCa-2 und PA-TU 8902) untersucht. Diese zeigten eine hohe Variabilität in ihrer intrinsischen Radiosensitivität sowie in ihrer Sensitivität gegenüber IFN-alpha und IFN-beta. IFN-beta erwies sich als toxischer im Vergleich zu IFN-alpha. Die radiosensibilisierende Wirkung der IFNs an Pankreaskarzinom-Zelllinien war moderat, wobei IFN-beta im Vergleich zu IFN-alpha effektiver war. Der radiosensibilisierende Effekt ging mit einer deutlichen Erhöhung der alpha-Komponente, der Überlebenskurven einher und kam durch eine IFN-beta vermittelte Verstärkung der IR-induzierten Apoptoserate zustande. Dies wurde sowohl durch SubG1 als auch durch Annexin V / PI Messungen gezeigt. Einen Einfluss von IFN-beta auf den Zellzyklus und die DSB-Reparatur konnte durch funktionelle Untersuchungen sowie durch PCR bzw. Western-Blot-Analysen als Grund für den sensibilisierdenen Effekt ausgeschlossen werden. Ein sensibilisierender Effekt von IFN-beta auf die durch TMZ-induzierte Zytotoxizität war für die Pankreaskarzinom-Zelllinien weder in MGMT-profizientem noch –depletiertem Zustand zu beobachten. Zur Untersuchung der sensibilisierenden Eigenschaften von IFNs gegenüber TMZ in malignen Melanomzelllinien wurden p53-Wildtyp (D05 und A375) und mutierte Zelllinien (D14 und RPMI 7951) untersucht. Gegenüber alleiniger TMZ-Behandlung reagierten die untersuchten p53-Wildtyp Melanomzelllinien nicht sensitiver auf eine Behandlung mit TMZ als p53-mutierte Zelllinien. Der Nachweis des Spaltprodukts der Caspase-9 lieferte einen Hinweis darauf, dass in den Melanomzelllinien unabhängig vom p53-Status nach alleiniger TMZ-Behandlung der mitochondriale Apoptoseweg aktiviert wird. Durch eine Vorbehandlung der Zellen mit IFN-alpha oder IFN-beta konnte die TMZ-induzierte Apoptoserate in malignen Melanomzellen deutlich gesteigert werden. In p53-Wildtyp Melanomzellen war der chemosensibilisierende Effekt der IFNs besonders ausgeprägt. IFN-beta erwies sich hierbei als effektiver, weshalb es für die folgenden Versuche verwendet wurde. Durch stabile Transfektion der Zelllinie D05 mit MGMT konnte das durch TMZ-induzierte Addukt O6MeG als für den sensibilisieredenen Effekt ausschlaggebende DNA-Schädigung charakterisiert werden. Western-Blot-Analysen und gamma-H2AX-Immunfluoreszenz Untersuchungen konnten einen Einfluss von IFN-beta auf die Prozessierung der Läsion O6MeG sowie einen Einfluss von IFN-beta auf die Induktion und Reparatur von TMZ verursachten DSBs ausschließen. Durch Experimente mit einem Fas-aktivierenden Antikörper und durch eine stabile Transfektion der Zelllinien D05 und A375 mit DN-FADD konnte gezeigt werden, dass p53-Wildtyp Melanomzellen nicht oder nur eingeschränkt in der Lage sind, nach TMZ-Behandlung über den Fas-Rezeptor Signalweg Apoptose zu induzieren. Ausschlaggebend hierfür ist die geringe Pro-Caspase-8 Expression dieser Zelllinien. Eine IFN-beta Vorbehandlung bewirkte eine Reaktivierung des Fas-Rezeptor Signalweges, was mit einer verstärkten Expression der Pro-Caspase-8 einherging. Durch Experimente mit Caspase-8 siRNA konnte diese IFN-beta induzierte Verstärkung der Pro-Caspase-8 Expression als entscheidender Faktor für den sensibilisierenden Effekt ausgemacht werden. Zum ersten Mal konnte damit in dieser Arbeit gezeigt werden, dass p53-Wildtyp Melanomzellen durch eine IFN-beta vermittelte Hochregulation der Pro-Caspase-8 ihre Fähigkeit wiedererlangen, nach TMZ-Behandlung über den Fas-Rezeptor Signalweg Apoptose auszulösen. Diese Arbeiten weisen einen Weg, auf welchem die hohe Resistenz von malignen Melanomzellen, welche zu 80 % das nicht mutierte p53 Gen beherbergen, über eine IFN-beta induzierte Reaktivierung der Fas-Rezeptor vermittelten Apoptosekaskade überwunden werden kann.

Primer extension based quantitative polymerase chain reaction reveals consistent differences in the methylation status of the MGMT promoter in diffusely infiltrating gliomas (WHO grade II-IV) of adults

Diffusely infiltrating gliomas (WHO grade II-IV) are the most common primary brain tumours in adults. These tumours are not amenable to cure by surgery alone, so suitable biomarkers for adjuvant modalities are required to guide therapeutic decision-making. Epigenetic silencing of the O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) gene by promoter methylation has been associated with longer survival of patients with high-grade gliomas who receive alkylating chemotherapy; and molecular testing for the methylation status of the MGMT promoter sequence is regarded as among the most relevant of such markers. We have developed a primer extension-based assay adapted to formalin-fixed paraffin-embedded tissues that enables quantitative assessment of the methylation status of the MGMT promoter. The assay is very sensitive, highly reproducible, and provides valid test results in nearly 100% of cases. Our results indicate that oligodendrogliomas, empirically known to have a relatively favourable prognosis, are also the most homogeneous entities in terms of MGMT promoter methylation. Conversely, astrocytomas, which are more prone to spontaneous progression to higher grade malignancy, are significantly more heterogeneous. In addition, we show that the degree of promoter methylation correlates with the prevalence of loss of heterozygosity on chromosome arm 1p in the oligodendroglioma group, but not the astrocytoma group. Our results may have potentially important implications for clinical molecular diagnosis.

Stratification and Prognostic Relevance of Jass's Molecular Classification of Colorectal Cancer

Background: The current proposed model of colorectal tumorigenesis is based primarily on CpG island methylator phenotype (CIMP), microsatellite instability (MSI), KRAS, BRAF, and methylation status of 0-6-Methylguanine DNA Methyltransferase (MGMT) and classifies tumors into five subgroups. The aim of this study is to validate this molecular classification and test its prognostic relevance. Methods: Three hundred two patients were included in this study. Molecular analysis was performed for five CIMP-related promoters (CRABP1, MLH1, p16INK4a, CACNA1G, NEUROG1), MGMT, MSI, KRAS, and BRAF. Methylation in at least 4 promoters or in one to three promoters was considered CIMP-high and CIMP-low (CIMP-H/L), respectively. Results: CIMP-H, CIMP-L, and CIMP-negative were found in 7.1, 43, and 49.9% cases, respectively. One hundred twenty-three tumors (41%) could not be classified into any one of the proposed molecular subgroups, including 107 CIMP-L, 14 CIMP-H, and two CIMP-negative cases. The 10 year survival rate for CIMP-high patients [22.6% (95%CI: 7-43)] was significantly lower than for CIMP-L or CIMP-negative (p = 0.0295). Only the combined analysis of BRAF and CIMP (negative versus L/H) led to distinct prognostic subgroups. Conclusion: Although CIMP status has an effect on outcome, our results underline the need for standardized definitions of low- and high-level CIMP, which clearly hinders an effective prognostic and molecular classification of colorectal cancer.

Predictive value of the MGMT promoter methylation status in metastatic melanoma patients receiving first-line temozolomide plus bevacizumab in the trial SAKK 50/07

The O6-methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT) promoter methylation status is a predictive parameter for the response of malignant gliomas to alkylating agents such as temozolomide. First clinical trials with temozolomide plus bevacizumab therapy in metastatic melanoma patients are ongoing, although the predictive value of the MGMT promoter methylation status in this setting remains unclear. We assessed MGMT promoter methylation in formalin-fixed, primary tumor tissue of metastatic melanoma patients treated with first-line temozolomide and bevacizumab from the trial SAKK 50/07 by methylation-specific polymerase chain reaction. In addition, the MGMT expression levels were also analyzed by MGMT immunohistochemistry. Eleven of 42 primary melanomas (26%) revealed a methylated MGMT promoter. Promoter methylation was significantly associated with response rates CR + PR versus SD + PD according to RECIST (response evaluation criteria in solid tumors) (p<0.05) with a trend to prolonged median progression-free survival (8.1 versus 3.4 months, p>0.05). Immunohistochemically different protein expression patterns with heterogeneous and homogeneous nuclear MGMT expression were identified. Negative MGMT expression levels were associated with overall disease stabilization CR+PR+SD versus PD (p=0.05). There was only a poor correlation between MGMT methylation and lack of MGMT expression. A significant proportion of melanomas have a methylated MGMT promoter. The MGMT promoter methylation status may be a promising predictive marker for temozolomide therapy in metastatic melanoma patients. Larger sample sizes may help to validate significant differences in survival type endpoints.

Stem cell-related "self-renewal" signature and high epidermal growth factor receptor expression associated with resistance to concomitant chemoradiotherapy in glioblastoma

PURPOSE: Glioblastomas are notorious for resistance to therapy, which has been attributed to DNA-repair proficiency, a multitude of deregulated molecular pathways, and, more recently, to the particular biologic behavior of tumor stem-like cells. Here, we aimed to identify molecular profiles specific for treatment resistance to the current standard of care of concomitant chemoradiotherapy with the alkylating agent temozolomide. PATIENTS AND METHODS: Gene expression profiles of 80 glioblastomas were interrogated for associations with resistance to therapy. Patients were treated within clinical trials testing the addition of concomitant and adjuvant temozolomide to radiotherapy. RESULTS: An expression signature dominated by HOX genes, which comprises Prominin-1 (CD133), emerged as a predictor for poor survival in patients treated with concomitant chemoradiotherapy (n = 42; hazard ratio = 2.69; 95% CI, 1.38 to 5.26; P = .004). This association could be validated in an independent data set. Provocatively, the HOX cluster was reminiscent of a "self-renewal" signature (P = .008; Gene Set Enrichment Analysis) recently characterized in a mouse leukemia model. The HOX signature and EGFR expression were independent prognostic factors in multivariate analysis, adjusted for the O-6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) methylation status, a known predictive factor for benefit from temozolomide, and age. Better outcome was associated with gene clusters characterizing features of tumor-host interaction including tumor vascularization and cell adhesion, and innate immune response. CONCLUSION: This study provides first clinical evidence for the implication of a "glioma stem cell" or "self-renewal" phenotype in treatment resistance of glioblastoma. Biologic mechanisms identified here to be relevant for resistance will guide future targeted therapies and respective marker development for individualized treatment and patient selection.

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.

Cilengitide treatment of newly diagnosed glioblastoma patients does not alter patterns of progression

The integrin antagonist cilengitide has been explored as an adjunct with anti-angiogenic properties to standard of care temozolomide chemoradiotherapy (TMZ/RT → TMZ) in newly diagnosed glioblastoma. Preclinical data as well as anecdotal clinical observations indicate that anti-angiogenic treatment may result in altered patterns of tumor progression. Using a standardized approach, we analyzed patterns of progression on MRI in 21 patients enrolled onto a phase 2 trial of cilengitide added to TMZ/RT → TMZ in newly diagnosed glioblastoma. Thirty patients from the experimental treatment arm of the EORTC/NCIC pivotal TMZ trial served as a reference. MRIcro software was used to map location and extent of initial preoperative and recurrent tumors on MRI of both groups into the same stereotaxic space which were then analyzed using an automated tool of image analysis. Clinical and outcome data of the cilengitide-treated patients were similar to those of the EORTC/NCIC trial except for a higher proportion of patients with a methylated O(6)-methylguanyl-DNA-methyltransferase gene promoter. Analysis of recurrence pattern revealed neither a difference in the size of the recurrent tumor nor in the distance of the recurrences from the preoperative tumor location between groups. Overall frequencies of distant recurrences were 20 % in the reference group and 19 % (4/21 patients) in the cilengitide group. Compared with TMZ/RT → TMZ alone, the addition of cilengitide does not alter patterns of progression. This analysis does not support concerns that integrin antagonism by cilengitide may induce a more aggressive phenotype at progression, but also provides no evidence for an anti-invasive activity of cilengitide in patients with newly diagnosed glioblastoma.

p34cdc2 kinase activity is maintained upon activation of the replication checkpoint in Schizosaccharomyces pombe.

All eukaryotes use feedback controls to order and coordinate cell cycle events. In Schizosaccharomyces pombe, several classes of checkpoint genes serve to ensure that DNA replication is complete and free of error before the onset of mitosis. Wild-type cells normally arrest upon inhibition of DNA synthesis or in response to DNA damage, although the exact mechanisms controlling this arrest are unclear. Genetic evidence in fission yeast suggests that the dependence of mitosis upon completion of DNA replication is linked to the regulation of the p34cdc2 cyclin-dependent kinase. It has been hypothesized that inhibition of DNA synthesis triggers down-regulation of p34cdc2 kinase activity, although this has never been shown biochemically. We analyzed the activity of p34cdc2 in wild-type and checkpoint-defective cells treated with a DNA synthesis inhibitor. Using standard in vitro assays we demonstrate that p34cdc2 kinase activity is maintained in wild-type cells arrested at the replication checkpoint. We also used a novel in vivo assay for p34cdc2 kinase activity, in which we expressed a fragment of the human retinoblastoma tumor suppressor protein in fission yeast. Phosphorylation of this fragment of the human retinoblastoma tumor suppressor protein is dependent on p34cdc2 kinase activity, and this activity is also maintained in cells arrested at the replication checkpoint. These data suggest that the mechanism for cell-cycle arrest in response to incomplete DNA synthesis is not dependent on the attenuation of p34cdc2 activity.

Domains with transcriptional regulatory activity within the ALL1 and AF4 proteins involved in acute leukemia.

The ALLI gene, located at chromosome band 11q23, is involved in acute leukemia through a series of chromosome translocations and fusion to a variety of genes, most frequently to A4 and AF9. The fused genes encode chimeric proteins proteins. Because the Drosophila homologue of ALL1, trithorax, is a positive regulator of homeotic genes and acts at the level of transcription, it is conceivable that alterations in ALL1 transcriptional activity may underlie its action in malignant transformation. To begin studying this, we examined the All1, AF4, AF9, and AF17 proteins for the presence of potential transcriptional regulatory domains. This was done by fusing regions of the proteins to the yeast GAL4 DNA binding domain and assaying their effect on transcription of a reporter gene. A domain of 55 residues positioned at amino acids 2829-2883 of ALL1 was identified as a very strong activator. Further analysis of this domain by in vitro mutagenesis pointed to a core of hydrophobic and acidic residues as critical for the activity. An ALL1 domain that repressed transcription of the reporter gene coincided with the sequence homologous to a segment of DNA methyltransferase. An AF4 polypeptide containing residues 480-560 showed strong activation potential. The C-terminal segment of AF9 spanning amino acids 478-568 transactivated transcription of the reporter gene in HeLa but not in NIH 3T3 cells. These results suggest that ALL1, AF4, and probably AF9 interact with the transcriptional machinery of the cell.