MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt C
Krebsrisikofaktoren und Krebsprävention
bildung, gemessen als durchschnittliche Pixel-Intensität, war
in Larynxkrebspatienten (74.6; SE=3.7) signifikant niedriger
als in Kontrollpersonen (94.5; SE=3.5) und wurde durch
Faktoren wie Alter, Geschlecht oder Rauchverhalten nicht
beeinflusst [3]. Es war jedoch kein Unterschied bei den
Basalwerten der Polymerbildung (ohne Bleomycin-Behandlung)
zu beobachten (Fälle: 59.1; SE=5.2 / Kontrollen:
50.5; SE=3.7). Wenn man das höchste Tertil der Polymerbildung
als Referenzwert heranzieht, ist das Risiko (odds
ratio) für das niedrigste Tertil um den Faktor 3.79 (95% CI
1.37-10.47, p=0.01) erhöht. Dies bedeutet, dass periphere
Blutlymphozyten von Patienten mit Larynxkrebs eine
signifikant niedrigere Bleomycin-induzierte Poly(ADP-Ribose)-Bildung
aufweisen als Zellen von gesunden Kontrollpersonen.
Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine
verminderte Fähigkeit zur zellulären Poly(ADP-Ribose)-Bildung
mit einem erhöhten Risiko für Larynxkrebs einhergehen
könnte. Der diesem Befund zugrundeliegende Wirkmechanismus
muss weiter aufgeklärt werden.
7. Einfluss des Tee-Inhaltsstoffes (-)-Epigallocatechingallat
auf DNA-Reparaturprozesse in
der Zelle
B. Bertram, U. Bollow, G. Werle-Schneider,
P. Schmezer
In Zusammenarbeit mit A. Bürkle, Abtl. Molekulare Toxikologie,
Universität Konstanz
Im Hinblick auf einen möglichen Einsatz von Stoffen mit
chemopräventiven Eigenschaften bei Personen mit erhöhtem
Krebsrisiko wurden Versuche mit (-)-Epigallocatechingallat
(EGCG), dem Hauptinhaltsstoff von grünem Tee,
durchgeführt. Tee gehört nicht zur großen Gruppe von
pflanzlichen Arzneimitteln mit mutagenen oder kanzerogenen
Eigenschaften [4, 8-11], sondern hat, im Gegenteil,
einen bemerkenswerten Schutz vor der Entstehung von
Tumoren und Herz-Kreislauferkrankungen gezeigt [zusammengefasst
in 5]. Versuche zum Einfluss von EGCG auf die
Bildung von Poly(ADP-ribose) (PAR), welche bei Reparaturprozessen
in der Zelle eine entscheidende Rolle spielt (siehe
Punkt 6.), wurden in Lymphozyten und in einer Leukämiezelllinie
des Menschen durchgeführt. Diese Versuche zeigten
einen Dosis-Zeitabhängigen Anstieg der PAR nach EGCG
Behandlung [4]. Da die Induktion der PAR auf DNA-Schäden
zurückgeführt wird, untersuchten wir auch die Effekte
von EGCG auf die DNA in den genannten Zellen. Dabei
stellte sich heraus, dass EGCG DNA-Schäden und PAR-Bildung
in nennenswerter Weise nur in Konzentrationen über
20µM auslöste, jedoch nicht unter 20µM. Da die
Plasmakonzentration von EGCG nach Tee-Genuss zwischen
0.4 - 4µM liegt, ist dies ein wichtiger Befund. Brustkrebszellen
(MCF7), die mit dem DNA Strangbruchauslösenden
Bleomycin behandelt wurden, konnten durch Vorbehandlung
mit EGCG geschützt werden (50% weniger DNA-Schäden
gemessen im Comet Assay). Sind die DNA-Schäden
durch γ-Strahlen ausgelöst, zeigte EGCG keine Schutzwirkung
in diesem Versuchsansatz. In einem Pilotexperiment
zum Einfluss von EGCG auf reparaturrelevante Gene beobachteten
wir in einer AT-Zelllinie einen Anstieg der mRNA-
Expression von ABCC2, MPR2, XPC und ERCC5 um einen
Faktor von 2.5 - 4. Die chemopräventiven Eigenschaften
des wichtigsten Tee-Inhaltsstoffs EGCG scheinen also, zumindest
teilweise, auf einer Induktion der PAR zu beruhen,
ohne dass DNA-Schäden ausgelöst werden.
Abteilung C010
Toxikologie und Krebsrisikofaktoren
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
8. Transkriptionsanalyse in der prädiktiven
Toxikologie
G. Werle-Schneider, H. Bartsch, M. Bartelmann
In Zusammenarbeit mit C.K. Behrens, M.C. v. Brevern, J. Scheel,
T. Storck, A. Bach, AXARON Bioscience AG, Heidelberg;
D. Müller, R. Glöckner, Institut für Pharmakologie und Toxikologie,
Friedrich-Schiller-Universität, Jena; J. Hengstler, M. Ringel, Institute
of Toxicology; Johannes Gutenberg-University, Mainz; zum
Teil unterstützt durch das Bio-Regio-Projekt 0311942
Klassische toxikologische Testsysteme zur frühen Erkennung
des karzinogenen Potentials chemischer Substanzen sind
aufgrund der Durchführung von Tierversuchen sehr zeitund
kostenintensiv. Der Entwicklung neuartiger Testsysteme,
die bereits in der Frühphase der Wirkstoffentwicklung
eine schnelle Evaluierung des karzinogenen Potentials erlauben,
kommt daher eine große Bedeutung zu. Basierend
auf der Annahme, dass die karzinogene Wirkung einer Substanz
mit einer Veränderung der Transkription und somit
Expression bestimmter Gene einhergehen kann, wurden
neue Testverfahren entwickelt, die auf der Analyse von
Transkriptionsprofilen beruhen. Dieser neue Zweig der Toxikologie,
auch “toxicogenomics“ genannt, gründet sich
darauf, dass für eine bestimmte Substanzklasse charakteristische
Genexpressionsprofile erzielt werden können. Durch
eine hierarchische Cluster-Analyse ausgewählter Markergene
wird überprüft, ob Substanzen abhängig von ihrem Wirkmechanismus
anhand ihrer spezifischen Genexpressionsprofile
klassifiziert werden können.
Zur Entwicklung der Transkriptionsprofilierung wurden in
unserer Arbeitsgruppe Tumorpromotoren oder nicht-gentoxische
Kanzerogene verwendet, da diese keine DNA-
Schäden verursachen, aber in die intrazelluläre Signaltransduktion
eingreifen und bereits zu einem frühen Zeitpunkt
der Kanzerogenese die Expression von Genen verändern.
Die Transkriptionsprofile von bekannten Tumorpromotoren
aus unterschiedlichen toxikologisch relevanten
Klassen wurden mit Hilfe von TOXaminerTM microarrays
(Storck et al., Curr Opin Drug Discov Devel 5 (2002) 90)
erstellt, die 1500 ausgewählte Gene des Rattengenoms
enthalten. Neben den Enzyminduktoren Phenobarbital
(PB), α-Hexachlorozyklohexan (HCH) und dem auch als Hormon
wirksamen Cyproteronacetat (CPA), wurden die Peroxisomenproliferatoren
WY14,643 (WY) und Ciprofibrat (CF)
oder Nafenopin (NF), das Hormon Ethinyloestradiol (EE)
sowie Dehydroepiandrosteron (DHEA), das neben hormonaler
vor allem eine peroxisomenproliferierende Wirkung
besitzt, verwendet. Anhand der für jede Substanz spezifischen
Transkriptionsprofile wurden Markergene identifiziert,
die für die Wirkung von Tumorpromotoren charakteristisch
sind und als prädiktiv eingeschätzt werden können. Untersuchungen
in einem in vivo Modell (Rattenleber) und ein
hierarchisches Clustering der resultierenden Transkriptionsprofile
für ausgewählte Markergene zeigten, dass Substanzen
entsprechend ihrer Wirkmechanismen klassifiziert werden
können (Scheel et. al., CRC Press, 2003). Für ein highthroughput
screening sogenannter Leitsubstanzen in der
Frühphase der Wirkstoffentwicklung ist jedoch die Entwicklung
eines geeigneten in vitro -Testsystems erforderlich.
8.1 Entwicklung eines in vitro-Testsystems zur
Identifizierung prädiktiver Genexpressionsmuster
nicht-gentoxischer Kanzerogene
Zur Entwicklung eines in vitro-Testsystems zur Erkennung
von nicht-gentoxischen karzinogenen Substanzen wurden
mit Hilfe der Modellsubstanz PB verschiedene von der Ratten-