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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
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