PDF Download - Laborwelt

Blitzlicht Apoptose-Sensitivierung
Überwindung der
Therapieresistenz durch
Akt/PKB-Inhibition
Dr. Björn Stork, Dipl.-Biochem. Alexandra Dieterle, Prof. Dr. Sebastian Wesselborg,
Universitätsklinikum Tübingen
Zahlreiche Tumore entwickeln nach mehrmaliger Behandlung Resistenzen gegen konventionelle
Chemotherapie und Bestrahlung,aber auch gegen neuartige,zielgerichtete Agenzien wie denTNFrelated
apoptosis-inducing ligand (TRAIL).Deshalb steht die Überwindung derTherapieresistenz im
Fokus bei der Enwicklung neuer Therapiekonzepte. Der PI3K/Akt-Signalweg ist in vielen Tumoren
konstitutivaktiviert undträgt zurVermittlungvonTherapieresistenzenbei.Dementsprechendzielen
verschiedene therapeutische Strategien auf die Inhibition dieses Überlebenssignalweges.Der Akt-
InhibitorTriciribin (TCN) sensitiviert Prostatakarzinomzellen für dieTRAIL-induzierte Apoptose.Die
beobachtete Sensitivierung hängt entscheidend vom Akt-Aktivierungsszustand ab.Ausschließlich
Prostatakrebszellen,die konstitutiv aktives Akt aufweisen,werden für dieTodesrezeptor-induzierte
Apoptose sensitiviert. Sowohl TRAIL- als auch TCN-Derivate werden aktuell in klinischen Studien
getestet. Ihre kombinierte Anwendung könnte einen möglichen Therapieansatz darstellen, um
Hormon-refraktäre Prostatakarzinome zu eliminieren, welche häufig gegen konventionelle Chemotherapeutika
und Bestrahlung resistent sind.
A B
Abb. 1: TCN verstärkt die TRAIL-induzierte Apoptose in PC-3-Zellen. A. PC-3-Zellen wurden mit
10 µM TCN, 40 ng/mL TRAIL oder der Kombination der beiden Substanzen für 24 h behandelt.
Die Apoptose wurde durch die Anfärbung hypodiploider Zellkerne mit Propidiumiodid
und anschließender Durchflusszytometrie bestimmt. B. PC-3-Zellen wurden
mit 0,1% DMSO (Lösungsmittelkontrolle; Bahn 1),TCN (10 µM; Bahn 2),TRAIL (40 ng/mL;
Bahnen 3-6),TRAIL und TCN (TCN wurde für eine Stunde vorinkubiert; Bahnen 7-10) oder
TRAIL,TCN und dem Caspase-Inhibitor QVD (10 µM; Bahn 11) für die angegebenen Zeiten
behandelt. Die Immunoblots wurden mit anti-PARP- oder anti-Vinculin-Antikörpern
durchgeführt.
Ein Haupthemmnis, das der effektiven Behandlung
maligner solider Tumoren entgegensteht,
ist die Entwicklung von Resistenzen
gegenüber Chemotherapeutika oder Bestrahlung.
Verschiedene Mechanismen tragen zur
Resistenzvermittlung bei – unter anderem
sind auf molekularer Ebene die Inhibition von
Zelltod-Signalwegen, die Inaktivierung von Seneszenzprogrammen,
die Induktion protektiver
Autophagie, epigenetische Veränderungen,
die Vermehrung von Tumorstammzellen und
die Aktivierung von Überlebenssignalwegen
beteiligt. Das Verständnis und die Überwindung
solcher Therapieresistenzen ist unser zentraler
Forschungsschwerpunkt im Rahmen des Sonderforschungsbereiches
773 der Universität
Tübingen.
Krebserkrankungen sind die zweithäufigste
Todesursache weltweit, und das Prostatakarzinom
eine Hauptursache der krebsbedingten
Mortalität bei Männern. Gegenwärtige Therapien
umfassen die Prostatektomie sowie die
Chemo- und Radiotherapie 1 . Patienten mit rezidiver
sowie metastasierender Krebserkrankung
werden durch den Entzug androgener Hormone
behandelt 1 . Dieses kann zu Androgen-unabhängigen
Prostatakarzinomen führen, die eine ausgeprägte
Resistenz gegenüber der Chemotherapie
aufweisen, und die Lebenserwartung auf
durchschnittlich 15 bis 20 Monate verkürzen 2 . Im
Allgemeinen wirken Radio- und Chemotherapie
DNA-schädigend und aktivieren den intrinsischen
mitochondrialen Apoptose-Signalweg.
Im vergangenen Jahrzehnt konnte gezeigt
werden, das der extrinisische Todesrezeptorweg
ebenfalls ein geeignetes Ziel für die Krebstherapie
ist. Dabei zeigte sich, dass der TNF-related
apoptosis-inducing ligand (TRAIL) in verschiedenen
Tumorzellen die Apoptose induziert, nicht
jedoch in normalen Zellen 3, 4 . Dementsprechend
werden derzeit rekombinantes TRAIL, TRAIL-
Varianten oder agonistische Antikörper in
verschiedenen klinischen Studien getestet 5 .
Viele Tumorzellen entwickeln jedoch im Verlauf
der Therapie eine TRAIL-Resistenz. Ein aktueller
Forschungsschwerpunkt besteht in der Analyse
der Mechnismen, die zur TRAIL-Resistenz in
Tumoren führen und eine Re-Sensitivierung
von Tumorzellen für eine TRAIL-Behandlung ermöglichen.
Verschiedene molekulare Faktoren,
die Tumorzellen eine TRAIL-Resistenz verleihen,
wurden bislang beschrieben, zum Beispiel.
Decoy-Rezeptoren, cFLIP, nuclear factor (NF)-κB,
oder anti-apoptotische Kinasen wie Akt (Proteinkinase
B). Insgesamt könnte die kombinierte
Verwendung von TRAIL oder TRAIL-Rezeptor-
Agonisten mit Agenzien, die Tumorzellen für
die TRAIL-induzierte Apoptose sensitivieren, die
molekulare Basis für eine erfolgreiche Behandlung
von Krebserkrankungen darstellen.
Der Akt-Inhibitor Triciribin
Neben der Inaktivierung von Apoptose-Signalwegen
kann auch die übermäßige Aktivierung
von Überlebenssignalwegen Therapieresistenzen
von Tumorzellen bewirken. In Prostatakarzinomen
konnten verschiedene Mechanismen
identifiziert werden, durch die die Aktivität von
Akt hochreguliert wird – unter anderem die
Überexpression von Akt, der Verlust des negativen
Akt-Regulators Phosphatase and tensin
homolog deleted on chromosome 10 (PTEN)
durch Deletion, Mutation oder epigenetische
Veränderungen, Überexpression von Wachstumsfaktor-Rezeptoren
oder Überexpression
der PI3-Kinase 2 . Die Hälfte aller Prostatakarzinom-Patienten
zeigt eine Inaktivierung von
PTEN; dieser Anteil ist bei Patienten mit Metastasen
oder Androgen-unabhängigen Formen
sogar noch höher 2 . Aktiviertes Akt unterstützt
das Überleben einer Zelle sowohl durch die
Inhibition pro-apoptotischer Faktoren (Bad,
Caspase-9, forkhead transcription factors, p53)
als auch durch Aktivierung anti-apoptotischer
Faktoren (Mcl-1, XIAP, NF-κB) 6 .
Der Akt-Inhibitor Triciribin (TCN) unterdrückt
die Phosphorylierung und dementsprechend
die Kinaseaktivität aller drei Akt-Isoformen 7 .
4 | 10. Jahrgang | Nr. 5/2009 LABORWElT