MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
höhen die Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen, einerseits durch
Verlängerung der Plasmahalbwertszeiten, andererseits
durch Schutz der Wirkstoffe vor enzymatischer Degradation.
Zusätzlich zeigen diese Polymere eine bevorzugte Anreicherung
in soliden Tumoren aufgrund des sog. „EPR“-
Effektes (enhanced permeability and retention effect).
Dieser basiert auf der höheren Durchlässigkeit von Tumorgefäße,
auf dem in soliden Tumoren häufig erweiterten
interstitiellen Raum sowie auf dem Fehlen eines funktionellen
lymphatischen Entsorgungssystems.
In der ersten Phase des Projektes galt es die Pharmakokinetik
und die Bioverteilung des Trägermoleküls pHPMA
genauer zu untersuchen. Für die Untersuchungen standen
zwei HPMA-Polymere mit einem Molekulargewicht von
30.500 Da (HE-21) und 64.500 Da (HE-41) aus dem Institut
für Makromolekulare Chemie der Akademie der Wissenschaften
(Leiter: Prof. Dr. K. Ulbrich) in Prag, Cz zur
Verfügung. Die Polymere wurden auf zwei unterschiedlichen
Sublinien eines syngenen Tumormodells der Ratte
getestet. Die Tumoren des radio- und chemoresistenten
Prostata Karzinoms R3327 (Sublinie AT1) zeichnen sich durch
schnelles anaplastisches Wachstum eine gute kapillare
Vaskularisierung und geringe Metastasierungsneigung aus.
Um den möglichen Einfluss des Transplantationsortes in die
Studien mit einzubeziehen wurden die Tumoren sowohl
subkutan als auch intramuskulär in männliche Copenhagenratten
transplantiert. Tumoren der Sublinie R3327-H wachsen
deutlich langsamer, sind hormonabhängig und besitzen
eine gut ausgebildete differenziertere Vaskularisierung.
Die vaskuläre und tumorphysiologische Eigenschaften dieses
Tumormodells wurden mit verschiedenen Techniken
im Detail evaluiert [1, 2, 3].
Die in den Abbildungen 1 und 2 gezeigte Bioverteilung der
Polymere 7 Tage nach intravenöser Applikation von 131-
Jod-markiertem HPMA bestätigt die Hypothese einer passiven
Anreicherung von Makromolekülen über permeable
Gefäßstrukturen. Tumoren der Sublinie R3327-H zeigen
eine geringere Polymeraufnahme, u.a. aufgrund ihres reiferen
und dadurch weniger durchlässigen Gefäßsystems.
Wie erwartet, reichert HE-41 in allen übrigen Organen signifikant
höher an als HE-21, was durch das Molekulargewicht
des Polymers, das jenseits der renalen Eliminationsgrenze
von 45 kD liegt begründet ist. Beide Substanzen
zeigen die höchste relative Anreicherung in der Milz, gefolgt
von Tumor Lunge und Leber. Die Kurven in Abb. 3
repräsentieren die Menge der beiden
unterschiedlichen HPMA-Polymere in
der Zirkulation über einen Zeitraum
von 168 Stunden. Die unterschiedliche
Zirkulationsverhalten in Abhängigkeit
des Molekulargewichtes ist
deutlich sichtbar.
Obwohl pharmakokinetische Untersuchungen
mittels dynamischer
Szintigraphie vielseitig einsetzbar sind
[4, 5] haben wir als Ergänzung außerdem
ein Verfahren zur zellulären
Lokalisation von synthetischen Polymeren
entwickelt [6]. Darüber hinaus
wurde im Rahmen einer Kooperation
die Technik der orthotopen
Transplantation von Prostatatumoren
in unserem Labor etabliert [7].
Als Wirkstoff für den Einsatz in der
kombinierten Radio-Chemotherapie
Abteilung E050
Klinische Kooperationseinheit Strahlentherapie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
mit makromolekularen Trägersystemen wurde die Substanz
2´,2´ Difluorodeoxycytidin (Gemcitabine) ausgewählt. Inzwischen
stehen uns mehrere Konjugate in unterschiedlichem
Design bezüglich Molekulargewicht, Beladungsdichte
und chemischer Verknüpfung von Wirkstoff und Träger zur
Verfügung. Derzeit erfolgt die Wirksamkeitsprüfung der
Konjugate hinsichtlich Toxizität und Strahlensensibilisierung
in der Zellkultur sowie in einem syngenen Tumormodell.
Außerdem werden mit Hilfe der multiparametrischen
Durchflusszytometrie die zugrundeliegenden molekularen
Wirkmechanismen genauer analysiert.
Publikationen (* = externer Koautor)
[1] Bellemann M.E., Bruckner J.*, Peschke P, Brix G., Mason R.P.*
Quantification and visualization of oxygen partial pressure in vivo
by 19F NMR imaging of perfluorocarbons. Biomed Tech (Berl), 47
Suppl 1 Pt 1 (2002) 451-454.
[2] Fink C., Kiessling F., Bock M., Lichy M.P., Misselwitz B.,
Peschke P., Fusenig N.E., Grobholz R., Delorme S. High-resolution
three-dimensional MR angiography of rodent tumors: morphologic
characterization of intratumoral vasculature. J Magn Reson
Imaging,18 (2003) 59-65.
[3] Mason R.P.*, Hunjan S.*, Constantinescu A.*, Song Y.*,
Zhao D.*, Hahn E.W., Antich P.P.*, Peschke P. Tumor oximetry:
comparison of 19F MR EPI and electrodes. Adv Exp Med Biol; 530
(2003) 19-27.
[4] Haberkorn U., Kinscherf R.*, Kissel M., Kubler W., Mahmut
M.*, Sieger S., Eisenhut M., Peschke P., Altmann A. Enhanced
iodide transport after transfer of the human sodium iodide
symporter gene is associated with lack of retention and low absorbed
dose. Gene Ther,10 (2003) 774-780.
[5] Altmann A., Kissel M., Zitzmann S., Kubler W., Mahmut M.*,
Peschke P., Haberkorn U. Increased MIBG Uptake After Transfer
of the Human Norepinephrine Transporter Gene in Rat
Hepatoma. J Nucl Med, 44 (2003) 973-980
[6] Kissel M., Peschke P., Subr V.*, Ulbrich K.*, Strunz A.M.,
Kühnlein R., Debus J., Friedrich E.*; Detection and cellular localization
of the synthetic soluble macromolecular drug carrier
pHPMA. European Journal of Nuclear Medicine 29, (2002), 1055-
1062.
[7] Kiessling F., Lichy M., Grobholz R., Heilmann M., Huber P.E.,
Meding J., Peschke P., Kauczor H.U., Schlemmer H.P.. Hemodynamic
and metabolic characterization of orthotopic rat prostate
carcinomas using dynamic MRI and proton magnetic resonance
spectroscopy Radiologe, 43 (2003) 489-494.
Abb. 1: Organverteilung von 131-Jod-markiertem HPMA 7 Tage nach I.V. Applikation