Die Sensitivität von Gliomzellen und peripheren Krebszellen gegenüber pharmakologisch induziertem Endoplasmatischem-Retikulum-Stress

Haug, Alisha Vanessa (2020): Die Sensitivität von Gliomzellen und peripheren Krebszellen gegenüber pharmakologisch induziertem Endoplasmatischem-Retikulum-Stress. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Endoplasmatischer Retikulum-Stress zeigt sich für Glioblastomzellen als mindestens genauso relevantes Target in der Krebstherapie wie in peripheren, nicht-zentralnervösen Krebszellen. Die Induktion von ERStress führt in Gliomen zu relevant erhöhten Zelltodraten. Auch die reine Modulation, unter anderem durch UPR-Modulatoren, wie PF429242 und ISRIB, führt zu erheblich erhöhten Zelltodraten in verschiedenen Gliomzellen. Bei der Behandlung von Krebszellen mit ER-Stress Induktoren variiert die Zelltoxizität zwischen den verschiedenen Krebszelltypen. Hierbei scheinen Glioblastomzellen zum Teil sensitiver auf eine ER-Stress Induktion zu reagieren als andere Krebszellen. Am deutlichsten ist dieser Effekt zu erkennen bei der Behandlung von Krebszellen mit Tunicamycin welches direkt die Proteinfaltung und Reifung der Zelle beeinflusst. Ein ausgedehntes Screening an ER-Stress-Modulatoren erbrachte diverse Substanzen, die in geringer Dosierung einen zytotoxischen Effekt in Krebszellen hervorrufen. Sowohl UPR Inhibitoren wie PF429242, als auch andere ER-Stress Modulatoren und Induktoren konnten deutliche antitumorigene Effekte auf Gliomzellen erzeugen. Hierbei konnten als Einzeltherapie für die Substanzen Salubrinal, Eeyarestatin I, 3F8, Acetylcystein, Epigallocatchin galate, ISRIB, Apigenin und PF429242 ein zytotoxischer Effekt auf Krebszellen gezeigt werden. Im Rahmen einer Kombinationstherapie, von ERStress- Induktoren als auch von ER-Stress Induktoren mit Modulatoren und anderen geeigneten Substanzen wie den TRPV1-Rezeptor-Agonisten, konnten additive bis synergistische antitumorigene Effekte für Gliomzellen aufgezeigt werden. Hierbei zeigte sich die vielversprechendste Therapie unter Verwendung des ER-Stress Modulators Eeyarestatin I in Kombination mit bekannten ER-Stress Induktoren. In Hinblick auf eine kombinatorische Pharmakotherapie erbrachte die Hinzunahme einer bereits in klinischer Anwendung befindlichen Substanz namens CBD, aus dem Formenkreis der Cannabinoide, vielversprechende Ergebnisse. Die vielversprechendsten Kombinationstherapien ergaben sich aus CBD jeweils mit Thapsigargin, IS-RIB und Eeyarestatin I. Thapsigargin wird regelmäßig in der Forschung eingesetzt, ist jedoch nicht dem Menschen applizierbar. Auf der Suche nach effektiven ER-Stress Modulatoren, die dem Menschen applizierbar sind und die Blut-Hirnschranke passieren können, wurden für Eeyarestatin I, als Nachfolgesubstanz des bereits in klinischer Anwendung befindlichen Bortezomib, antitumorigene Effekte auf verschiedene Primärkulturzelllinien und genetisch veränderte Gliomzellen aufgezeigt. Durch genetische Manipulation der Gliomzellen konnte das regulatorische Potenzial der Kombinationstherapie und die pharmakologische Spezifität auf die pro-apoptotische Komponenten des ER-Stress-Signalweges rekapituliert werden. Ferner konnte auch immunzytochemisch eine verstärkte nukleare Lokalisation des pro-apoptotischen Faktors ATF3 nach der Behandlung mit Eeyarestatin I und der Kombinationstherapie mit Eeyarestatin I und CBD aufgezeigt werden, was eine verstärkte Transkription von ATF3 und somit unsere Pharmakotherapie als ER-Stress spezifisch impliziert. Zusammenfassend konnte in meiner Arbeit die Relevanz einer ER-Stress-fokussierten Kombinationstherapie für eine aggressivere und zielgerichtete Behandlung des Glioblastoms aufgezeigt werden. Hierbei zeigte sich sowohl die Induktion von ER-Stress, als auch die Modulation der UPR als geeignete Strategie um Gliomzellen und speziell ihre zellulären Subgruppen zu eradizieren. Insbesondere die Kombination mit ER-Stress-Inhibitoren wie PF429242 könnten zusätzlich tumorassoziierte Stromazellen und die Neoangiogenese von Tumoren beeinträchtigen, die von der UPR profitieren. Eeyarestatin I kristallisierte sich als geeigneter ER-Stress-Modulator zur effektiven Behandlung von allen getesteten Gliomzellen heraus. Hinzukommen als mögliche Kombinationspartner davon unabhängige Substanzen wie die Cannabinoide, die durch ihre spezifische Wirkung auf Tumorzellen, auf Grund der Bindung an vorwiegend in Gliomen exprimierten TRPV-1 Rezeptoren, von besonderer Relevanz sind. Zusammenfassend, zeigt die vorliegende Arbeit die Relevanz von ER-Stress und der UPR in Gliomzellen, erstmalig auch in Glioblastomzellen aus Patientenmaterial inklusive von Patienten mit Rezidivtumor. Außerdem unterstreicht das unterschiedliche Ansprechen der häufigsten genetischen Varianten von Gliomzellen, die Relevanz einer zukünftigen individualisierten Krebs-Therapie und den Benefit durch Kombinationstherapien. Die vorliegende Arbeit könnte ein möglicher Ansatz eines zukünftigen Therapieregimes in der Behandlung des Glioblastoms darstellen.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: ER-Stress, UPR, Gliom, Glioblastom, Eeyarestatin I, CBD
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 19. Mai 2020
• 1. Bericht­erstatter:in: Glaß, Rainer