MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
1. Glukokortikoide in der Tumortherapie
I. Herr, E. Ucur, S. Okouoyo, C. Zhang, T. Wenger und
K.-M. Debatin
Synthetische Glukokortikoide (GKs), wie das hoch wirksame
Dexamethason, gelten als unverzichtbar in der adjuvanten
Tumortherapie, weil sie gefürchtete Nebenwirkungen
wie Übelkeit, Erbrechen und Ödembildungen mildern
und sich positiv auf das Allgemeinbefinden der Patienten
auswirken. GKs wirken proapoptotisch auf lymphoide Tumorzellen
und schützen gleichzeitig normales Gewebe vor
zytotoxischen Nebenwirkungen. Erst durch hochdosierte
GKs war eine Revolution des Therapieerfolgs bei vielen Karzinomen
möglich, weil ausreichend hohe Konzentrationen
an Chemotherapeutika verabreicht werden konnten. Deshalb
werden GKs bei zahlreichen Tumorerkranungen vor,
während und nach einer zytotoxischen Therapie angewendet.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass GKs nicht nur normale Zellen,
sondern auch bestimmte Karzinome vor der zytotoxischen
Wirkung schützen können. In der Anwesenheit
von GKs wachsen humane Zervix- und Lungenkarzinomzelllinien,
in vitro und als Xenotransplantate auf Mäusen,
trotz Chemotherapie- oder Radiatio schneller als ohne GKs.
Dieses Prinzip läßt sich jedoch nicht generell auf solide Tumoren
anwenden. Während die meisten, jedoch nicht alle
der bislang in Zellkultur untersuchten Lungen-, Zervix-,
Ovarial-, Pankreas- und Prostatakarzinome sowie Neuroblastome
mit einer Resistenz reagierten, erwiesen sich Colonund
Mammakarzinome weiterhin als sensitiv für die Induktion
von Apoptose. Wir konnten Schlüsselmoleküle des
Apoptosesignalwegs identifizieren, die durch GKs antiapoptotisch
und differentiell reguliert werden. Die Vermutung
liegt nahe, dass die durch GKs ausgelöste Resistenz
sich negativ auf die Behandlung von Tumorpatienten auswirken
könnte und die betroffenen Tumoren möglicherweise
sogar einen Selektionsvorteil erhalten. Warum bestimmte
Tumoren mit einer Resistenz auf GKs reagieren,
während andere sensitiv bleiben, ist noch völlig unbekannt
und Gegenstand unserer laufenden Forschungsarbeiten.
Im Rahmen von Kooperationen mit Heidelberger Klinikern
ist innerhalb des Comprehensive Cancer Center ein
Prognosetest und eine Klinische Studie geplant.
2. Defekte in Apoptosesignalmolekülen als
Ursache einer Therapieresistenz
I. Herr, S. Okouoyo, E. Ucur und K.-M. Debatin
Bestimmte Tumorerkrankungen lassen sich anfangs gut mit
Bestrahlung oder Chemotherapie bekämpfen, sprechen mit
der Zeit aber zunehmend schlechter auf die Behandlung
an. Wie wir nun gezeigt haben, kann die Ursache dieser so
genannten Therapieresistenz an zahlreichen gleichzeitig
auftretenden Defekten des Apoptoseprogramms der malignen
Zellen liegen. Bei therapieresistenten Tumorzellen
ist der Selbstzerstörungsmechanismus gestört, der allen
Körperzellen genetisch einprogrammiert ist. Als eine Art
natürliche Notbremse dient die Apoptose dazu, geschädigte
Zellen zu beseitigen, bevor sie zu malignen Zellen
entarten können. Auch Krebstherapien nutzen diesen Mechanismus,
indem sie Tumorzellen durch Bestrahlung oder
Chemotherapeutika schädigen und dadurch in den Selbstmord
treiben. Da sich die molekularen Mechanismen der
Therapieresistenz nicht an Patienten analysieren lassen,
wurden humane Lungentumorzellen als Xenografts auf
Mäusen kultiviert. An diesem Modell wurde untersucht,
Klinische Kooperationseinheit E170
Molekulare Onkologie/Pädiatrie
welchen Effekt eine wiederholte Chemotherapie auf die
Tumorapoptose hat. Erwartungsgemäß starben zunächst
viele Tumorzellen ab, doch nach mehreren Therapiezyklen
wuchsen die Tumoren immer schneller. Die Krebszellen wurden
also resistent, genau wie man es von Lungenkrebspatienten
kannte. Um einen Anhaltspunkt für den Resistenzmechanismus
zu finden, wurde die mRNA Expression
von mehr als tausend Genen in den Tumorzellen mithilfe
eines speziellen Apoptosefilters analysiert. Es stellte sich
heraus, dass resistente Tumorzellen ihre verhängnisvolle
Überlebensfähigkeit nicht wie angenommen einem Defekt
in einzelnen Selbstmordgenen verdanken. Vielmehr ist die
lange Befehlskette, welche letztlich zum Selbstmord führt,
an vielen Stellen gestört. Die Folge: Das Selbstmordprogramm
stürzt gewissermaßen ab und die entscheidenden
Komponenten am Ende des Signalwegs, so genannte Caspase-Moleküle,
werden gehemmt. Durch die blockierten
Selbstmord-Moleküle erlangt die Tumorzelle ihre fatale Unsterblichkeit
und wird therapieresistent. Vermutlich gelten
diese an Lungentumoren gewonnenen Erkenntnisse
auch für andere Krebsformen. Deshalb zielen unsere zukünftigen
Therapiestrategien nicht darauf ab, einzelne Fehler
in der Signalkette des Selbstmordprogramms zu reparieren.
Erfolg versprechender erscheint eine Aktivierung
der blockierten Caspasen am Ende der Kette, um so die
zahlreichen anderen Defekte im Selbstmordprogramm zu
überbrücken.
3. Lentiviraler Gentransfer +/- RNAi
I. Herr, T. Wenger, E. Zepp, M. Jacobsen und
K.-M. Debatin
Die Chemotherapie ist neben der Bestrahlung und Operation
eine der wichtigsten Säulen in der Behandlung maligner
Zellen. Allerdings sind die Nebenwirkungen groß und
intakte Apoptosesignalwege sind die Voraussetzung für
einen Erfolg. Eine Therapieresistenz, die häufig durch defekte
Apoptosemechanismen verursacht wird, kann den
Effekt der Behandlung verhindern. Die Entwicklung neuer
therapeutischer Strategien ist deshalb von größter klinischer
Bedeutung. Wir verwenden momentan Lentiviren,
um Apoptosegene in Tumoren zu aktivieren bzw. um diese
durch die lentiviral vermittelte RNAi Methode zu hemmen.
Um Nebenwirkungen auf normales Gewebe zu vermeiden,
testen wir im Kontext der lentiviralen Vektoren
Tumor- und Gewebe-spezifische Promotoren. Um die Expression
des therapeutischen Gens an- und abschaltbar zu
machen, klonieren wir zusätzlich Elemente des Tet-Systems
in die lentiviralen Vektoren. Folgende Projekte mit
lentiviralen Vektoren werden momentan bearbeitet:
Expression von TRAIL mittels lentiviraler Vektoren:
Der Todesligand TRAIL wurde in einen lentiviralen Vektor
kloniert. Mit diesem Vektor konnte membranständiges
TRAIL in Tumorzellinien überexprimiert und auf diese Weise
Zell-Zell-Kontakt abhängig Apoptose induziert werden.
Interessanterweise werden transduzierte Zellen, die TRAIL
überexprimieren resistent gegen TRAIL-induzierte Apoptose
und sterben selbst nicht ab, sondern können lediglich
parakrinen Zelltod vermitteln. Die Resistenz beruht auf spezifischer
Repression der Oberflächenexpression der TRAIL-
Rezeptoren.
CD95-L und Prävention einer Graft-versus Host
Disease: Der Todesligand CD95-L wurde in einen lentiviralen
Vektor kloniert und rekombinantes Virus angereichert.
Mit diesem wurden humane B-Zelllinien und primäre Fibro-
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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