Aktuelle Urol 2002; 33(4): 262-267
DOI: 10.1055/s-2002-32831
Übersicht
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Mikroarrays in der Urologie

Möglichkeiten in Forschung und DiagnostikMicroarrays in UrologyNew Aspects in Research and DiagnosisJ.  Suhr1, 2 , P.  J.  Goebell1, 3 , K.  W.  Schmid2, 3 , K.  Worm2 , H.  Rübben1, 3 , T.  Otto1, 3
  • 1Klinik und Poliklinik für Urologie, Universität Essen, Deutschland
  • 2Institut für Pathologie, Universität Essen, Deutschland
  • 3Westdeutsches Tumorzentrum Essen (WTZE)
Mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) Genomics Network Program und der Firma MSD Sharp & Dohme GmbH
Further Information

Publication History

Publication Date:
16 July 2002 (online)

Zusammenfassung

Das menschliche Genom ist entschlüsselt. Dies führte zur Entwicklung neuer Technologien um an die Informationen zu gelangen, die durch die Decodierung des Genoms geliefert werden. Hierbei haben sich verschiedene Mikroarray-Technologien durchgesetzt, die nun eingesetzt werden, um mit der Entschlüsselung von Genexpressionsprofilen molekulare Vorgänge in Geweben sichtbar zu machen. DNS- und Tissue-Mikroarrays sind zwei neue Techniken, die auch in der onkologischen Forschung inzwischen ihren festen Platz haben. Mit dem cDNS-Mikroarray (DNS-Chip) wird das Genexpressionsprofil von bis zu mehr als 6000 Genen gleichzeitig an einem Gewebepräparat untersucht. Diese Untersuchung liefert eine Darstellung der Über- oder Unterexpression von Genen in einem Tumorpräparat eines einzelnen Patienten (Markersuche). Die gezielte Prüfung der klinischen oder prognostischen Relevanz einzelner Gene und ihrer Produkte ist mit Hilfe der Tissue-Mikroarray-Technik möglich (Markertestung). Hierbei können einzelne identifizierte Gene an großen Kollektiven mit bis zu 400 Tumorentitäten an einem einzigen Schnitt und in einem Arbeitsgang getestet werden. Erste Untersuchungen, die den sinnvollen Einsatz von DNS- und Tissue-Mikroarrays belegen, liegen für das Harnblasen- und Prostatakarzinom vor. Sie unterstreichen den Stellenwert dieser Techniken in der urologischen Onkologie. Die Voraussetzung für die Nutzung von Mikroarray-Technologien zur Aufdeckung molekularer Zusammenhänge und anschließende Prüfung auf deren klinische, prognostische und diagnostische Relevanz sind gegeben.

Abstract

The human genome has been deciphered, resulting in the development of new technologies to access the information obtained from genome decoding. Among these, different microarray technologies have emerged that are now being used to survey the expression profiles of genes to identify molecular processes in tissues. DNA- and tissue-microarray are two new techniques which already play a significant role in oncologic research. By using the cDNA-microarray (DNA-chip) the expression profiles of up to more than 6000 genes can be studied simultaneously in a single tissue specimen. This results in the display of over-expression and suppression of genes in a tumor specimen from a single patient (marker search). The specific survey of single genes and their products for clinical and prognostic relevance is facilitated by use of the tissue-microarray technique (marker testing). It is thereby possible to identify individual genes in a large cohort of up to 400 tumor samples on a single slide and in a single step.

Early investigations on bladder and prostate cancer are now available confirming the useful application of DNA- and tissue-microarrays and underlining the importance of these techniques in urologic oncology. The conditions necessary for application of microarray technology to elucidate molecular mechanisms and evaluate their clinical, prognostic and diagnostic relevance are already available.

Literatur

  • 1 Southern E M. Detection of specific sequences fragments separated among DNA by gel electrophores.  J Mol Biol. 1975;  98 503-517
  • 2 Fodor S P, Read J L, Pirrung M C, Stryer L, Lu A T, Solas D. Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis.  Science. 1991;  251 767-773
  • 3 Bassett Jr D E, Eisen M B, Boguski M S. Gene expression informatics - it's all in your mind.  Nature Genet. 1999;  21 51-55
  • 4 Brazma A, Hingamp P, Quackenbush J, Sherlock G, Spellman P, Stoeckert C, Aach J, Ansorge W, Ball C A, Causton H C, Gaasterland T, Glenisson P, Holstege F C, Kim I F, Markowitz V, Matese J C, Parkinson H, Robinson A, Sarkans U, Schulze-Kremer S, Stewart J, Taylor R, Vilo J, Vingron M. Minimum information about a microarray experiment (MIAME)-toward standards for microarray data.  Nat Genet. 2001;  29 365-371
  • 5 Manley S, Mucci N R, de Marzo A M, Rubin M. et al . Relational database structure to manage high-density tissue microarray data and images for pathology studies focusing on clinical outcome.  Am J Pathol. 2001;  159 837-843
  • 6 Böhm M, Wieland I, Schütze K, Rübben H. Microbeam MOMeNT: non-contact laser microdissection of membrane-mounted native tissue.  Am J Pathol. 1997;  151 63-67
  • 7 Emmert-Buck M R, Bonner R F, Smith P D, Chuaqui R F, Zhuang Z, Goldstein S R, Weiss R A, Liotta L A. Laser capture microdissection.  Science. 1996;  274 998-1001
  • 8 Battifora H. The multitumor (sausage) tissue block: novel method for immunohistochemical antibody testing.  Lab Invest. 1986;  55 244-248
  • 9 Kononen J, Bubendorf L, Kallioniemi A, Barlund M, Schraml P, Leighton S, Torhorst J, Mihatsch M J, Sauter G, Kallioniemi O P. Tissue microarrays for high-throughput molecular profiling of tumor specimens.  Nature Med. 1998;  4 844-847
  • 10 Bubendorf L. High-Throughput Microarray Technologies; From Genomics to Clinics.  Eur Urol. 2001;  40 231-238
  • 11 Lander E S. The new genomics: global views of biology.  Science. 1996;  274 536-539
  • 12 Nocito A, Bubendorf L, Maria Tinner E, Suess K, Wagner U, Forster T, Kononen J, Fijan A, Bruderer J, Schmid U, Ackermann D, Maurer R, Alund G, Knonagel H, Rist M, Anabitarte M, Hering F, Hardmeier T, Schoenenberger A J, Flury R, Jager P, Luc Fehr J, Schraml P, Moch H, Mihatsch M J, Gasser T, Sauter G. Microarrays of bladder cancer tissue are highly representative of proliferation index and histological grade.  J Pathol. 2001;  194 349-357
  • 13 Nocito A, Kononen J, Kallioniemi O, Sauter G. Tissue microarrays (TMAS) for high-throughput molecular pathology research.  Int J Cancer. 2001;  94 1-5
  • 14 Jiang Z, Woda B A, Rock K L, Xu Y, Savas L, Khan A, Pihan G, Cai F, Babcook J S, Rathanaswami P, Reed S G, Xu J, Fanger G R. P504S: a new molecular marker for the detection of prostate carcinoma.  Am J Surg Pathol. 2001;  25 1397-1404
  • 15 Rubin M. Use of laser capture microdissection, cDNA microarrays, and tissue microarrays in advancing our understanding of prostate cancer.  J Pathol. 2001;  195 80-86
  • 16 Dhanasekaran S M, Barrette T R, Ghosh D, Shah R, Varambally S, Kurachi K, Pienta K J, Rubin M A, Chinnaiyan A M. Delineation of prognostic biomarkers in prostate cancer.  Nature. 2001;  412 822-826
  • 17 Rubin M A, Mucci N R, Figurski J, Fecko A, Pienta K J, Day M L. E-cadherin expression in prostate cancer: a broad survey using high-density tissue microarray technology.  Hum Pathol. 2001;  32 690-697
  • 18 Bull J H, Ellison G, Patel A, Muir G, Walker M, Underwood M, Khan F, Paskins L. Identification of potential diagnostic markers of prostate cancer and prostatic intraepithelial neoplasia using cDNA microarray.  Br J Cancer. 2001;  84 1512-1519
  • 19 Paweletz C P, Charboneau L, Bichsel V E, Simone N L, Chen T, Gillespie J W, Emmert-Buck M R, Roth M J, Petricoin III E F, Liotta L A. Reverse phase protein microarrays which capture disease progression show activation of pro-survival pathways at the cancer invasion front.  Oncogene. 2001;  20 1981-1989
  • 20 Shah R, Mucci N R, Amin A, Macoska J A, Rubin M A. Postatrophic hyperplasia of the prostate gland: neoplastic precursor or innocent bystander.  Am J Pathol. 2001;  158 1767-1773
  • 21 Chaib H, Cockrell E K, Rubin M A, Macoska J A. Profiling and verification of gene expression patterns in normal and malignant human prostate tissues by cDNA microarray analysis.  Neoplasia. 2001;  3 43-52
  • 22 Srivastava M, Bubendorf L, Srikantan V, Fossom L, Nolan L, Glasman M, Leighton X, Fehrle W, Pittaluga S, Raffeld M, Koivisto P, Willi N, Gasser T C, Kononen J, Sauter G, Kallioniemi O P, Srivastava S, Pollard H B. ANX7, a candidate tumor suppressor gene for prostate cancer.  Proc Natl Acad Sci USA. 2001;  98 4575-4580
  • 23 Bubendorf L, Kolmer M, Kononen J, Koivisto P, Mousses S, Chen Y, Mahlamaki E, Schraml P, Moch H, Willi N, Elkahloun A G, Pretlow T G, Gasser T C, Mihatsch M J, Sauter G, Kallioniemi O P. Hormone therapy failure in human prostate cancer: analysis by complementary DNA and tissue microarrays.  J Natl Cancer Inst. 1999;  91 1758-1764
  • 24 Grimm M O, Nodlich O, Priesack H B, Brosius U, Bojar H, Ackermann R, Vögeli T A. cDNA - Mikroarray basiertes Genexpressionsprofil und Progression urothelialer Blasenkarzinome.  Urologe A. 2001;  39 S40
  • 25 Thykjaer T, Workman C, Kruhoffer M, Demtroder K, Wolf H, Andersen L D, Frederiksen C M, Knudsen S, Orntoft T F. Identification of gene expression patterns in superficial and invasive human bladder cancer.  Cancer Res. 2001;  61 2492-2499
  • 26 Richter J, Wagner U, Kononen J, Fijan A, Bruderer J, Schmid U, Ackermann D, Maurer R, Alund G, Knonagel H, Rist M, Wilber K, Anabitarte M, Hering F, Hardmeier T, Schonenberger A, Flury R, Jager P, Fehr J L, Schraml P, Moch H, Mihatsch M J, Gasser T, Kallioniemi O P, Sauter G. High-throughput tissue microarray analysis of cyclin E gene amplification and overexpression in urinary bladder cancer.  Am J Pathol. 2000;  157 787-794
  • 27 Simon R, Richter J, Wagner U, Fijan A, Bruderer J, Schmid U, Ackermann D, Maurer R, Alund G, Knonagel H, Rist M, Wilber K, Anabitarte M, Hering F, Hardmeier T, Schonenberger A, Flury R, Jager P, Fehr J L, Schraml P, Moch H, Mihatsch M J, Gasser T, Sauter G. High-throughput tissue microarray analysis of 3p25 (RAF1) and 8p12 (FGFR1) copy number alterations in urinary bladder cancer.  Cancer Res. 2001;  61 4514-4519
  • 28 Wikman F, Lu M L, Thykjaer T, Olesen S, Anderson L D, Cordon-Cardo C, Orntoft T. Evaluation of the performance of a p53 sequencing microarray chip using 140 previously sequenced bladder tumor samples.  Clinical Chemistry. 2000;  46 1555-1561

Dr. med. J. Suhr

Universitätsklinikum Essen · Klinik und Poliklinik für Urologie

Hufelandstr. 55

45122 Essen

Phone: (49)-0201/723-2892

Fax: (49)-0201/723-5902

    >