Elektronischer Sonderdruck für p53 unterdrückt die Bildung von Typ-II

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Elektronischer Sonderdruck für p53 unterdrückt die Bildung von Typ-II

Referate Preisträger: Rudolf-Virchow-Preisträger 2013Abb. 1 9 Beispiele für Typ-II-Endometriumkarzinomein 14–16 Monate altenKsp1.3-Cre; Trp53 fl/fl -Knockoutmäusen. SerösesAdenokarzinom mit apapillärem und b azinäremWuchsmuster. HellzelligesAdenokarzinom mitc papillärem und d azinäremWuchsmuster. e Karzinosarkommit gemischterhellzelliger und (heterologer)chondrosarkomatöserKomponente. f UndifferenziertesKarzinom. (Mitfreundl. Genehmigung vonJohn Wiley & Sons Inc.)Tumoren also häufig durch frühe TP53-Mutationen charakterisiert.Analyse eines Mausmodells mitspezifischer Trp53-DeletionDas Cre/loxP-Rekombinationssystemwurde in den 1980er Jahren entwickeltund ermöglicht das gezielte Entfernenvon DNA-Sequenzen in lebenden Organismen.Einzelne Zell- oder Gewebeartenkönnen mit dieser Technik spezifischgenetisch modifiziert werden, währendandere Gewebe unberührt bleiben[32,33]. Das Trans-Gen Ksp1.3-Cre führt imMausmodell zu einer Expression der Cre-Rekombinase unter der Kontrolle des cadherin-16(Cdh16-oder Ksp1.3)-Promotersim Nierenepithel und in den embryonalenVorläuferstrukturen, aus denen sichdie meisten Epithelien des adulten Urogenitalsystemsableiten [34, 35]. Die Ksp1.3-Cre-Aktivität führt im Uterus zu einerheterogenen Gendeletion (Mosaik) in luminalenund glandulären Epithelzellendes Endometriums [34]. Durch die gezielteKreuzung von Trp53 fl/fl -Mäusen [36],bei denen sowohl im Intron 1 als auch Intron10 des Trp53-Gens loxP-Stellen vorhandensind, mit Mäusen, die das Ksp1.3-Cre-Trans-Gen exprimieren, sollte einkonditionales Knockout(kKO)-Mausmodellfür Typ-II-Endometriumkarzinomehergestellt werden (Trp53 Δ/Δ ). Ab einemAlter von mindestens einem Jahr fandensich in 16 von 19 Trp53 Δ/Δ -Mäusen insgesamt26 unterschiedliche Endometriumläsionen(. Abb. 1a–f).Die 3 typischen histologischen Subtypen(serös, hellzellig, undifferenziert)des Typ-II-Endometriumkarzinomsund auch der Karzinosarkome konnten182 | Der Pathologe · Supplement 2 · 2013


Zusammenfassung · Abstractmit hoher Frequenz nachgewiesen werden.Einzelne Mäuse wiesen dabei teilweisemultiple und distinkt voneinanderabgrenzbare Tumoren mit unterschiedlicherHistomorphologie auf. Zwölf Tumorenentstanden überwiegend intraluminal,mit papillärem Wuchsmuster undCharakteristika eines serösen, hellzelligenoder gemischten serösen und hellzelligenAdenokarzinoms. Im Gegensatzdazu fanden sich 11 Tumoren, dievon der glandulären Komponente desEndometriums auszugehen schienen mitazinärem Wachstum und ebenfallsseröser oder hellzelliger Morphologie. Bei3 Mäusen fand sich ein Karzinosarkommit gemischter hellzelliger Adenomkarzinomkomponente,kombiniert mit einemChondrosarkom (. Abb. 1e) oder einerrhabdomyosarkomatösen Komponente.Auch ließen sich 2 undifferenzierte Karzinomefinden (. Abb. 1f). Die Karzinosarkomeund undifferenzierten Karzinomehatten dabei bereits das extrauterineWeichgewebe infiltriert; bei einer Mausfanden sich bereits eine Peritonialkarzinosesowie Leber- und intestinale Metastasen.Identifizierung vonVorläuferläsionen inTrp53 Δ/Δ -MäusenBei der Analyse des nichttumorösenEndometriums von Mäusen mit Typ-II-Endometriumkarzinomen konnteeine Reihe von Vorläuferläsionen in derendometrialen Schleimhaut nachgewiesenwerden. Insgesamt fanden sich 26makroskopisch sichtbare Tumoren in 16Mäusen, wobei im einzelnen 169 bzw. 191Läsionen mit endometrialer glandulärerDysplasie (EmGD) im glandulärenEpithel bzw. Deckepithel nachgewiesenwurden. Die EmGD stellt allgemein diefrüheste morphologisch erkennbare Vorläuferläsionseröser Adenokarzinomebeim Menschen dar [20, 37]. Die EmGD-Läsionen im Trp53 Δ/Δ -Mausmodellwaren histologisch identisch mit derEmGD beim Menschen und sind durchvergrößerte, hyperchromatische Zellkerne,prominente Nukleolen, Kernansammlungen(„nuclear crowding“) undden Verlust der basalen Zellkernlokalisationcharakterisiert (. Abb. 2b). DasPathologe 2013 · 34:180–188© John Wiley & Sons Inc.DOI 10.1007/s00292-013-1859-xP.J. Wildp53 unterdrückt die Bildung von Typ-II-Endometriumkarzinomenim Mausmodell und ist ein unabhängiger negativerPrognosefaktor bei Patientinnen mit EndometriumkarzinomZusammenfassungTyp-II-Endometriumkarzinome sind hoch aggressiveTumoren, die häufig mit einer Inaktivierungdes Tumorsuppressor-Gens TP53assoziiert sind. In einem Mausmodell mit endometriumspezifischerDeletion des Trp53-Gens zeigten sich anfangs dysplastische Veränderungenam Mausendometrium, identischden bekannten Vorläuferläsionen desTyp-II-Endometriumkarzinoms beim Menschen.Im weiteren Verlauf fanden sich beidiesem Mausmodell in einem hohen Prozentsatzauch Endometriumkarzinome, entsprechendden gängigen Subtypen des Typ-II-Endometriumkarzinoms.Der mTORC1-Signalwegwar dabei sowohl in den Vorläuferläsionenals auch in invasiven Karzinomen häufigaktiviert. Dies lässt auf eine Kooperationdieses Signalwegs mit der Trp53-Defizienzim Rahmen der Tumorentstehung schließen.Analog dazu konnte bei der Analyse von 521humanen Endometriumkarzinomen ebenfallshäufig eine Aktivierung des mTORC1-Signalwegs in Typ-I- und -II-Endometriumkarzinomennachgewiesen werden. Die Aktivierungdes mTORC1-Signalwegs sowie diep53-Überexpression und/oder TP53-Mutationwaren unabhängige negative Prognosefaktorenbei Patientinnen mit Endometriumkarzinom.Offenbar spielen molekulare Veränderungenin p53 und dem mTORC1-Signalwegzwar eine unterschiedliche Rolle bei derEntstehung der verschiedenen Subtypen desEndometriumkarzinoms, die Kombinationaus p53-Inaktivierung und mTORC1-Signalwegaktivierungist aber – unabhängig vomSubtyp – eine gemeinsame pathogenetischeEigenschaft fortgeschrittener und aggressiverEndometriumtumoren.SchlüsselwörterSerös · Hellzellig · Cre-loxP · mTORC1-Signalweg · Tumorp53 suppresses type II endometrial carcinomas in mice andgoverns endometrial tumor aggressiveness in humansAbstractType II endometrial carcinomas are a highlyaggressive group of tumor subtypes that arefrequently associated with inactivation of theTP53 tumor suppressor gene. We show thatmice with endometrium-specific deletion ofthe Trp53 gene initially exhibited histologicalchanges that are identical to known precursorlesions of type II endometrial carcinomasin humans and later developed carcinomasrepresenting all type II subtypes. The mTORC1signalling pathway was frequently activatedin these precursor lesions and tumors, suggestinga genetic cooperation between thispathway and Trp53 deficiency in tumor initiation.Consistent with this idea, analyses of521 human endometrial carcinomas identifiedfrequent mTORC1 pathway activation intype I as well as type II endometrial carcinomasubtypes. The mTORC1 pathway activationand p53 expression or mutation statuseach independently predicted poor patientsurvival. We suggest that molecularalterations in p53 and the mTORC1 pathwayplay different roles in the initiation of the differentendometrial cancer subtypes but combinedp53 inactivation and mTORC1 pathwayactivation are unifying pathogenic featuresamong histologically diverse subtypes of latestage aggressive endometrial tumors.KeywordsSerous · Clear cell · Cre-loxP · Signallingpathway, mTORC1 · Tumorendometriale intraepitheliale Karzinom(EIC) gilt beim Menschen als Vorläuferläsiondes serösen Adenokarzinomsund entwickelt sich aus der EmGD [38,39]. Das seröse EIC ist spezifisch mitserösen Adenokarzinomen aber auch mithellzelligen Adenokarzinomen des Endometriumsvergesellschaftet [27, 38].Histologisch weist das EIC eine oder mehrereZellschichten maligner Zellen mitpleomorphen Zellkernen und reichlichMitosefiguren auf, entsprechend Zelleneines hochgradigen Karzinoms [39]. ImTrp53 Δ/Δ -Mausmodell fanden sich zahlreicheEIC-Läsionen (46 im Bereich derEndometriumdrüsen, 54 im Bereich desluminalen Deckepithels). Auffällig warendie extensiven Kernatypien und das Vor-Der Pathologe · Supplement 2 · 2013 |183


Referate Preisträger: Rudolf-Virchow-Preisträger 2013Abb. 2 9 Beispiele für Vorläuferläsionendes Endometriumkarzinoms.a Histologischnormale Endometriumdrüsenund normalesOberflächenepitheldes Endometriums. b Endometrialeglanduläre Dysplasie(EmGD). c, d EndometrialesintraepithelialesKarzinom (EIC). Maßstabsleisteentspricht 50 μm.(Mit freundl. Genehmigungvon John Wiley & Sons Inc.)handensein mikropapillärer Projektionen(. Abb. 2c, d). Mikroinvasive Adenokarzinomefanden sich in 10 Fällen. Dasgesamte Spektrum der histologischen Veränderungenim Rahmen der Progressionvom normalen Endometrium bis zumEndometriumkarzinom, wie dies beimserösen Endometriumkarzinom im Menschenbeschrieben ist [20], konnte amvorliegenden Mausmodell nachgewiesenwerden.Molekulare Analyseder Trp53-mutiertenEndometriumtumorenDas Ksp1.3–Cre-Trans-Gen führt bereitswährend der Embryogenese zur Gendeletion[34, 35]. Die beobachteten Endometriumkarzinomeentstanden allerdings erstnach 14 bis 16 Monaten, was die Vermutungnahe legt, dass die Trp53-Deletionallein nicht hinreichend für die Tumorentstehungwar. In immunhistochemischenUntersuchungen war der AKT-mTORC1-Signalweg in einem hohen Prozentsatzvon Tumoren des Mausmodells hochreguliert.Einundzwanzig von 26 untersuchtenTumoren wiesen mindestens einenpositiven immunhistochemischen Markerfür die Aktivierung des AKT-mTORC1-Signalwegs auf. Typ-II-Endometriumkarzinomein Trp53 Δ/Δ -Mäusen zeigtendabei häufig eine Überexpression desAKT-mTORC1-Signalwegs. Eine verstärkteImmunreaktion für P-S6 undP-4E-BP1 (beides nachgeschaltete Markerfür eine Aktivierung von mTORC1) konntev. a. im Bereich des Übergangs vonder EmGD zum EIC bzw. Adenokarzinombeobachtet werden (. Abb. 3a–f).Eine Aktivierung des mTORC1-Signalwegserscheint initial für die Ausbildungvon EmGD oder EIC nicht notwendig, istjedoch eine Eigenschaft aggressiver hellzelligerund seröser Endometriumkarzinomeim Mausmodell.Aktivierung desPI3K-AKT-mTORC1-Signalwegs im humanenEndometriumkarzinomIn Zusammenarbeit mit dem Institut fürPathologie des Universitätsspitals Baselwurden 2 Gewebemikroarrays (TMAs)humaner Endometriumkarzinome konstruiert(463 endometrioide, 34 seröse, 19hellzellige Adenokarzinome, 16 undifferenzierteKarzinome und 16 Karzinosarkome).In Analogie zu der Beobachtung,dass Trp53 die Bildung von Typ-II-Endometriumtumorensupprimiert, konntegezeigt werden, dass sich eine p53-Überexpressionals Indikator für eine Trp53-Mutation signifikant häufiger in Typ-II-Karzinomen und Karzinosarkomen imVergleich zu endometrioiden Adenokarzinomenfinden lässt (. Abb. 3g). Ebenfallsin Analogie zum Mausmodell wiesenhumane Typ-II-Endometriumkarzinomeund Karzinosarkome einen dysreguliertenPI3K-AKT-mTORC1-Signalweg auf(. Abb. 3h, i).184 | Der Pathologe · Supplement 2 · 2013


minanten TP53-Mutation (Grenzwert33%) signifikant mit dem Überleben derEndometriumkarzinompatientinnen assoziiert.FazitDas Endometriumkarzinom ist die amhäufigsten diagnostizierte maligne Erkrankungim weiblichen Genitaltrakt,wobei das endometrioide Adenokarzinom(Typ I) am häufigsten vorkommtund meist mit einer guten Prognose derPatientinnen assoziiert ist. Im Gegensatzdazu werden Typ-II-Endometriumkarzinomeseltener beobachtet, sind hochaggressivund umfassen seröse, hellzelligeund undifferenzierte Karzinomsubtypen.Typ-II-Karzinome sind für eine überdurchschnittlichhohe Anzahl an endometriumkarzinomspezifischenTodesfällenverantwortlich. Die molekularen Veränderungen,die die unterschiedlichenTumorentitäten verursachen, sind bislangnur unzureichend verstanden.F Die spezifische genetische Deletiondes Trp53-Tumorsuppressor-Gens imEndometrium der Maus führt zur Entwicklungsämtlicher Subtypen desTyp-II-Endometriumkarzinoms.F Typ-II-Endometriumkarzinome imMausmodell entstehen auf dem Bodendysplastischer Vorläuferläsionen,die mit den bislang beim Menschenbekannten Vorläuferläsionen (EmGD,EIC) identisch sind.F Die Dysregulation des PI3K-mTORC1-Signalwegs spielt bei der Entwicklungvon Typ-II-Endometriumkarzinomensowohl im Mausmodell als auch beimMenschen eine wichtige Rolle.F Der Expressionsstatus des p53-Proteinsist – unabhängig von histologischemSubtyp, Alter, FIGO-Stadiumund Malignitätsgrad – ein wichtigernegativer Prognosefaktor bei Patientinnenmit Endometriumkarzinom.Mit Hilfe des Trp53 Δ/Δ -Mausmodells fürTyp-II-Endometriumkarzinome wird eshoffentlich in der Zukunft möglich sein,die Ursachen dieser schweren Erkrankungweiter aufzuklären.KorrespondenzadresseProf. Dr. P.J. WildSystempathologie und Labor fürHochdurchsatzgenomik, Institut für KlinischePathologie, UniversitätsSpital ZürichSchmelzberstr. 12, 8091 ZürichSchweizpeter.wild@usz.chDanksagung. Vor allem danke ich Herrn Prof. IanFrew, ohne dessen Hilfe dieses Projekt niemals realisiertworden wäre. Dr. med. Kristian Ikenberg dankeich für den überdurchschnittlichen Einsatz und die Begeisterungbei der Durchführung dieses Projekts. Meinbesonderer Dank gilt meinen klinisch-pathologischenund wissenschaftlichen Lehrern, Herrn Prof. Dr. FerdinandHofstädter, Herrn Prof. Dr. Arndt Hartmann, FrauProf. Dr. Ruth Knüchel, Herrn Prof. Dr. Guido Sauter,deren Mitarbeitern, den Mitarbeitern meiner Arbeitsgruppeund allen Kooperationspartnern. Herrn Prof. Dr.Holger Moch danke ich besonders für die großzügigeUnterstützung und die Möglichkeit des Aufbaus einereigenen Arbeitsgruppe. Der Baugarten-Stiftung Zürichdanke ich für die finanzielle Unterstützung bei diesemForschungsprojekt. Ich widme diese Arbeitmeinem Sohn Joshua.Einhaltung ethischer RichtlinienInteressenkonflikt. P.J. Wild gibt an, dass kein Interessenkonfliktbesteht.Alle angewandten Verfahren stehen im Einklang mitden ethischen Normen der verantwortlichen Kommissionfür Forschung am Menschen (institutionell undnational) und mit der Deklaration von Helsinki von1975 in der revidierten Fassung von 2008. Alle Patientenwurden erst nach erfolgter Aufklärung und Einwilligungin die Studie eingeschlossen. Soweit der Beitragpersonenbezogene Daten enthält, wurde von denPatienten eine zusätzliche Einwilligung nach erfolgterAufklärung eingeholt.The supplement this article is part of is not sponsoredby the industry.Literatur1. Wild PJ, Ikenberg K, Fuchs TJ et al (2012) p53 suppressestype II endometrial carcinomas in miceand governs endometrial tumour aggressivenessin humans. EMBO Mol Med 4:808–8242. Jemal A, Bray F, Center MM et al (2011) Global cancerstatistics. CA Cancer J Clin 61:69–903. Di Cristofano A, Ellenson LH (2007) Endometrialcarcinoma. Annu Rev Pathol 2:57–854. Catasus L, Gallardo A, Cuatrecasas M et al (2009)Concomitant PI3K-AKT and p53 alterations in endometrialcarcinomas are associated with poorprognosis. Mod Pathol 22:522–5295. Cheung LW, Hennessy BT, Li J et al (2011) High frequencyof PIK3R1 and PIK3R2 mutations in endometrialcancer elucidates a novel mechanism forregulation of PTEN protein stability. Cancer Discov1:170–1856. Konopka B, Janiec-Jankowska A, Kwiatkowska E etal (2011) PIK3CA mutations and amplification inendometrioid endometrial carcinomas: relation toother genetic defects and clinicopathologic statusof the tumors. Hum Pathol 42:1710–17197. Lu KH, Wu W, Dave B et al (2008) Loss of tuberoussclerosis complex-2 function and activation ofmammalian target of rapamycin signaling in endometrialcarcinoma. Clin Cancer Res 14:2543–25508. Oda K, Stokoe D, Taketani Y et al (2005) High frequencyof coexistent mutations of PIK3CA andPTEN genes in endometrial carcinoma. Cancer Res65:10669–106739. Salvesen HB, Carter SL, Mannelqvist M et al (2009)Integrated genomic profiling of endometrial carcinomaassociates aggressive tumors with indicatorsof PI3 kinase activation. Proc Natl Acad Sci U SA 106:4834–483910. Tashiro H, Blazes MS, Wu R et al (1997) Mutationsin PTEN are frequent in endometrial carcinoma butrare in other common gynecological malignancies.Cancer Res 57:3935–394011. Urick ME, Rudd ML, Godwin AK et al (2011) PIK3R1(p85alpha) is somatically mutated at high frequencyin primary endometrial cancer. Cancer Res71:4061–406712. Velasco A, Bussaglia E, Pallares J et al (2006)PIK3CA gene mutations in endometrial carcinoma:correlation with PTEN and K-RAS alterations. HumPathol 37:1465–147213. Lax SF, Kendall B, Tashiro H et al (2000) The frequencyof p53, K-ras mutations, and microsatelliteinstability differs in uterine endometrioid and serouscarcinoma: evidence of distinct molecular geneticpathways. Cancer 88:814–82414. Prat J, Gallardo A, Cuatrecasas M et al (2007) Endometrialcarcinoma: pathology and genetics. Pathology39:72–8715. Abeln EC, Smit VT, Wessels JW et al (1997) Moleculargenetic evidence for the conversion hypothesisof the origin of malignant mixed mullerian tumours.J Pathol 183:424–43116. Wada H, Enomoto T, Fujita M et al (1997) Molecularevidence that most but not all carcinosarcomasof the uterus are combination tumors. Cancer Res57:5379–538517. Fadare O, Zheng W (2009) Insights into endometrialserous carcinogenesis and progression. Int J ClinExp Pathol 2:411–43218. Zheng W, Xiang L, Fadare O et al (2011) A proposedmodel for endometrial serous carcinogenesis.Am J Surg Pathol 35:e1–e1419. Zheng W, Liang SX, Yi X et al (2007) Occurrence ofendometrial glandular dysplasia precedes uterinepapillary serous carcinoma. Int J Gynecol Pathol26:38–5220. Zheng W, Liang SX, Yu H et al (2004) Endometrialglandular dysplasia: a newly defined precursorlesion of uterine papillary serous carcinoma. PartI: morphologic features. Int J Surg Pathol 12:207–22321. Jarboe EA, Pizer ES, Miron A et al (2009) Evidencefor a latent precursor (p53 signature) that may precedeserous endometrial intraepithelial carcinoma.Mod Pathol 22:345–35022. Jia L, Liu Y, Yi X et al (2008) Endometrial glandulardysplasia with frequent p53 gene mutation: agenetic evidence supporting its precancer naturefor endometrial serous carcinoma. Clin Cancer Res14:2263–2269Der Pathologe · Supplement 2 · 2013 |187


Referate Preisträger: Rudolf-Virchow-Preisträger 201323. Liang SX, Chambers SK, Cheng L et al (2004) Endometrialglandular dysplasia: a putative precursorlesion of uterine papillary serous carcinoma. Part II:molecular features. Int J Surg Pathol 12:319–33124. Zhang X, Liang SX, Jia L et al (2009) Molecularidentification of „latent precancers“ for endometrialserous carcinoma in benign-appearing endometrium.Am J Pathol 174:2000–200625. An HJ, Logani S, Isacson C et al (2004) Molecularcharacterization of uterine clear cell carcinoma.Mod Pathol 17:530–53726. Fadare O, Liang SX, Ulukus EC et al (2006) Precursorsof endometrial clear cell carcinoma. Am J SurgPathol 30:1519–153027. Lax SF, Pizer ES, Ronnett BM et al (1998) Clear cellcarcinoma of the endometrium is characterizedby a distinctive profile of p53, Ki-67, estrogen, andprogesterone receptor expression. Hum Pathol29:551–55828. Kounelis S, Jones MW, Papadaki H et al (1998) Carcinosarcomas(malignant mixed mullerian tumors)of the female genital tract: comparative molecularanalysis of epithelial and mesenchymal components.Hum Pathol 29:82–8729. Soong R, Knowles S, Hammond IG et al (1999) p53protein overexpression and gene mutation in mixedMullerian tumors of the uterus. Cancer DetectPrev 23:8–1230. Szukala SA, Marks JR, Burchette JL et al (1999) Coexpressionof p53 by epithelial and stromal elementsin carcinosarcoma of the female genitaltract: an immunohistochemical study of 19 cases.Int J Gynecol Cancer 9:131–13631. Taylor NP, Zighelboim I, Huettner PC et al (2006)DNA mismatch repair and TP53 defects are earlyevents in uterine carcinosarcoma tumorigenesis.Mod Pathol 19:1333–133832. Sauer B, Henderson N (1988) Site-specific DNA recombinationin mammalian cells by the Cre recombinaseof bacteriophage P1. Proc Natl Acad SciU S A 85:5166–517033. Sternberg N, Hamilton D, Hoess R (1981) BacteriophageP1 site-specific recombination. II. Recombinationbetween loxP and the bacterial chromosome.J Mol Biol 150:487–50734. Frew IJ, Minola A, Georgiev S et al (2008) CombinedVHLH and PTEN mutation causes genital tractcystadenoma and squamous metaplasia. Mol CellBiol 28:4536–454835. Shao X, Somlo S, Igarashi P (2002) Epithelial-specificCre/lox recombination in the developing kidneyand genitourinary tract. J Am Soc Nephrol13:1837–184636. Jonkers J, Meuwissen R, Van Der Gulden H et al(2001) Synergistic tumor suppressor activity ofBRCA2 and p53 in a conditional mouse model forbreast cancer. Nat Genet 29:418–42537. Yi X, Zheng W (2008) Endometrial glandular dysplasiaand endometrial intraepithelial neoplasia.Curr Opin Obstet Gynecol 20:20–2538. Ambros RA, Sherman ME, Zahn CM et al (1995) Endometrialintraepithelial carcinoma: a distinctivelesion specifically associated with tumors displayingserous differentiation. Hum Pathol 26:1260–126739. Sherman ME, Bur ME, Kurman RJ (1995) p53 in endometrialcancer and its putative precursors: evidencefor diverse pathways of tumorigenesis. HumPathol 26:1268–1274188 | Der Pathologe · Supplement 2 · 2013

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