MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
Abb. 2: Szintigraphische Bildgebung der Körperverteilung von
131-Jod-markiertem HPMA
Abb. 3: Pharmakokinetik (% der applizierten Menge in Blut) für
HE-21 (30,5 kD) und HE-41 (64,5 kD)
Gentherapeutische Strategien in der
Strahlentherapie
K. Braun, H. Corban-Wilhelm, S. Münter,
L. von Brasch, J. Debus
In Zusammenarbeit mit: W.E. Hull (B090), J. Jenne (E050), R.
Pipkorn (V270), H. Spring (V209), C.W. Von der Lieth (B090), W.
Waldeck (B045) alle DKFZ, V. Ehemann Pathologie, Universität
Heidelberg, U. Nehrbass Institut Louis Pasteur, Paris, Frankreich
Cytosindeaminase versus Thymidinkinase: Ein
Vergleich der antitumoralen Wirkung
Suizidgene kodieren für Enzyme, die lokal in der gentherapeutisch
veränderten Zelle ein Pharmakon (Prodrug)
in eine hoch-toxische Substanz (Drug) verwandeln, so dass
die transduzierte Zelle Suizid begeht. Durch intrazelluläre
Abteilung E050
Klinische Kooperationseinheit Strahlentherapie
Expression des Gens der Herpes-simplex-Virus Thymidinkinase
(HSV TK) wird Ganciclovir (GCV) mit hoher Aktivität
monophosphoryliert. Zelluläre Enzyme phosphorylieren das
entstandene GCV-Monophosphat zum Triphosphat. Diese
Substanz wird bei Teilung der Zelle in die synthetisierte
DNA inkorporiert und führt dadurch zum Zelltod. Neben
der HSV TK findet ein weiteres Suizid-System Verwendung.
Hier verleiht das bakterielle Enzym Cytosindeaminase (CD)
den Tumorzellen die Fähigkeit, das nicht-toxische 5-Fluorocytosin
(5-FC) in das Chemotherapeutikum 5-Fluorouracil
(5-FU) zu verwandeln. Die eingesetzten Medikamente GCV,
5-FC und 5-FU besitzen den Vorteil, dass umfangreiche pharmakologische
Informationen zu Verfügung stehen, da diese
antivirale, antimykotische und chemotherapeutische Substanzen
schone lange Zeit klinisch erprobt sind.
Für die folgenden Studien wurde eine stabil transduzierte
Prostatakarzinomzelllinie der Ratte (R3327 AT-1), die das
Fusionsgen CDglyTK enthält, verwendet. In-vitro Studien
zeigten, dass ein deutlicher synergistischer Effekt der beiden
Enzyme zu beobachten ist. Dieses Ergebnis konnte
durch in-vivo Studien an Copenhagen Ratten bestätigt
werden. Bei einer Monotherapie trat eine vollständige
Tumorremission bei 83% der Tiere mit dem TK/GCV und
bei 57% mit dem CD/5-FC System auf. Nur bei der
Kombinationstherapie konnte über einen Zeitraum von 180
Tagen bei allen Tieren eine vollständige Tumorremission
erzielt werden.
Um den Erfolg einer Suizidgentherapie abschätzen zu können,
kann die Berechnung des Grads und des Potentials
der Aktivierung verwendet werden. Der Grad der Aktivierung
erhält man aus der Inhibitionskonzentration (IC50)
für die Prodrug in wildtyp-Zellen (R3327 AT-1) geteilt durch
die IC50 der Prodrug in transduzierten Zellen (R3327 AT-
1/CDglyTK). Die Berechnung für das Potential der Aktivierung
benutzt die IC50 der Prodrug (5-FC) in wildtyp-Zellen
geteilt durch die IC50 der Drug (5-FU) in wildtyp-Zellen. In
unserem Fall besitzt das CD/5-FC System einen niedrigen
Grad der Aktivierung (Wert 40) was zur Folge hat, dass
auch in-vivo nur 57% der Tiere eine vollständige Tumorremission
zeigten [1].
Des Weiteren konnten wir zeigen, dass die Umsetzung
von 5-FC zu 5-FU nicht nur eine Störung auf DNA-Ebene
hervorruft, sondern auch wahrscheinlich eine auf RNA-Ebene.
Was zur Folge hat, dass die Zellen sich wieder erholen
und nicht absterben. Aus diesem Grund ist es notwendig
unterschiedliche Toxizitätstests durchzuführen, um vergleichbare
Daten zu erhalten. Dieses Phänomen konnte
nicht bei der Behandlung der AT-1/CDglyTK Zellen mit GCV
beobachtet werden [2].
Ebenso das nicht vorhanden sein eines „Bystander-Effektes“
in dem verwendeten Modell wird auf einen kombinatorischen
Effekt zurückgeführt. Zum einen konnten nur
geringe Mengen an Connexin (Gap-junctions) nachgewiesen
werden, zum anderen die schnelle intrazellulär Konversion
von 5-FU zu Fluoronukleotiden, welche die Zelle nicht
verlassen können [3].
Molekulares Modulares Transportsystem
Gentherapeutische Ansätze gelten allgemein als mögliche
Strategien bei einer Vielzahl von Erkrankungen. Das größte
Hindernis bei der Gentherapie stellt der gezielte Transfer
der therapeutisch relevanten Substanzen dar. Aus diesem
Grund ist es bis heute noch nicht gelungen eine erfolgreiche
Gentherapie zu etablieren, die als effektiv im
Hinblick auf die Behandlung des Menschen gelten könnte.
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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