Title (eng)
Equine and feline oronasal papillomavirus-positive and -negative squamous cell carcinoma
a comparative study based on diagnostic imaging, pathomorphologic and molecular methods
Author
Carina Strohmayer
Degree supervisor
Sibylle Kneissl
Degree supervisor
Sabine Brandt
Degree supervisor
Miriam Kleiter
Description (eng)
PhD thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2024
Abstract (eng)
Oral or head and neck squamous cell carcinoma (OSCC, HNSCC) are highly local aggressive neoplasms, most commonly affecting cats and horses among companion animals. At the time of diagnosis this tumor is challenging for owners and veterinarians as the prognosis is poor. Little is known about risk factors, pathogenesis and morphological characteristics of this tumor in veterinary medicine. Therefore, the main goal of this PhD project is to better characterize OSCC and HNSCC in cats and horses with diagnostic imaging, pathomorphologic and molecular methods to improve diagnosis and potentially reveal biomarkers that can act as future targets for therapeutic methods. Thus, we first investigated the morphological character of OSCC in cats and HNSCC in horses by computed tomography and histopathology. To gain insights in the molecular characteristics of this tumor as a second goal all feline OSCC and equine HNSCC samples were analyzed for the presence of species-specific papillomavirus types. To further investigate molecular characteristics papillomavirus positive and negative samples of horses were compared for the expression of selected epithelial, mesenchymal, endothelial and stem-cell markers. As a last step we conducted a pilot project to evaluate the use of cell culture lines of feline OSCC and equine HNSCC for future theranostic approaches by combining a magnetic resonance imaging contrast agent (Gadolinium) with a potential therapeutic agent (Salinomycin) and monitoring the effects on cells. Our results in terms of computed tomographic images displayed different osseous phenotypic tendencies, with more osseous aggressive features in cats. Histopathology showed variable features of keratinization and number of mitotic cells as well as extensive and deep osseous invasion in both cats and horses, which fits to the known infiltrative nature of this tumor. Regarding concurrent papillomavirus infection, 22 % of all equine sample screened positive for equine papillomavirus type 2 and less than 10 % for feline papillomaviruses distributed throughout feline papillomavirus type 1-3. The findings of the immunohistochemical analyzes suggest partial epithelial mesenchymal transition by expression of vimentin, a mesenchymal marker and cytokeratin, an epithelial marker in all papillomavirus-positive and negative equine HNSCC as well as cancer stem-cell markers, CD44 and CD271 as possible malignancy markers. As a result of the cell culture experiments, a dose-dependent response of the theranostic agent (Salinomycin and Gadolinium) on the cell viability could be detected and indicate further investigations. In conclusion, the findings of this work add diagnostic imaging, pathomorphologic and molecular features of feline OSCC and equine HNSCC to the knowledge of this little investigated tumor to contribute to the advancement of forthcoming diagnosis and treatment.
Description (deu)
PhD Arbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2024
Abstract (deu)
Orale bzw. Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinome (PEK) sind lokal aggressive Tumore, welche bei Haustieren vorwiegend Katzen und Pferde betreffen. Zum Zeitpunkt der Diagnose ist dieser Tumor aufgrund der schlechten Prognose gleichermaßen herausfordernd für Besitzer und Tierärzt:innen. In der Veterinärmedizin ist wenig zu Risikofaktoren, Pathogenese und morphologische Charakteristika dieses Tumors bekannt. Somit ist das übergeordnete Ziel dieser PhD-Arbeit orale bzw. Kopf-Hals-PEK bei Katzen und Pferden mittels radiologischen, pathomorphologischen und molekularen Methoden besser zu charakterisieren, um die Diagnose zu verbessern und potenzielle Biomarker zu identifizieren, welche für zukünftige Therapieformen verwendet werden könnten. Zu Beginn untersuchten wir die morphologischen Merkmale von oralen PEK bei Katzen und Kopf-Hals-PEK bei Pferden mittels Computertomographie (CT) und Pathohistologie. Um weitere Erkenntnisse über molekulare Merkmale zu erlangen, war ein weiteres Ziel alle verfügbaren pathothistologischen Proben von oralen PEK bei Katzen bzw. Kopf-Hals-PEK bei Pferden auf das Vorhandensein spezies-spezifischer Papillomvirus-Typen zu untersuchen. Um die Plastizität der Tumorzellen in Virus-positiven und -negativen Proben zu untersuchen, wurden immunhistochemische Analysen zur Expression ausgewählter endothelialer, epithelialer, mesenchymaler sowie Stammzell-Marker durchgeführt. Als letzten Schritt führten wir ein Pilotprojekt durch bei dem Zelllinien für zukünftige theranostische Anwendungen untersucht wurden. Hierbei wird ein magnetresonanztomographisches Kontrastmittel mit einem potenziellen Therapeutikum kombiniert und der Effekt auf die Zellen beobachtet. Unsere Ergebnisse im Bezug auf die CT-Untersuchungen zeigten Tendenzen zu verschiedenen ossären Phänotypen, jedoch waren aggressivere Merkmale bei Katzen zu beobachten. Pathohistologisch wurden unterschiedliche Grade an Keratinisierung und eine variable Anzahl an Mitosen in den betroffenen Zellen sowie eine ausgedehnte und tiefe Knocheninfiltration bei beiden Spezies festgestellt. Im Hinblick auf eine gleichzeitige Infektion mit Papillomviren, waren 22 % aller Pferde-Proben positiv auf den equinen Papillomvirus Typ 2 und weniger als 10 % auf die felinen Papillomvirus-Typen 1-3. Die Ergebnisse der immunhistochemischen Analysen deuten auf eine partielle epitheliale-mesenchymale Transition in Form der Expression des mesenchymalen Markers Vimentin und des epithelialen Markers Zytokeratin sowohl bei Papillomvirus-positiven als auch bei -negativen Pferde-Plattenepithelkarzinome sowie auf das Vorhandensein der Stammzellmarker, CD44 und CD271 als mögliche Malignitätsmarker hin. Abschließend konnte in unseren Zellkultur-Experimenten eine dosisabhängige Reaktion auf die Lebensfähigkeit der PEK-Zellen festgestellt werden, wodurch weitere Untersuchungen vielversprechend erscheinen. Zusammenfassend, ergänzen die Ergebnisse dieser Arbeit die bisher wenigen radiologischen, pathomorphologischen und molekularen Merkmale von felinen oralen PEK und equinen Kopf-Hals-PEK und leisten einen Beitrag für eine mögliche Verbesserung der Diagnose und Behandlung dieses Tumors.
Type (eng)
Dissertation
Language
[eng]
Persistent identifier
https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:4751
AC number
AC17679147
DOI
10.34876/hj8n-7s39
Number of pages
89
Date issued
2024
License
All rights reserved