Glucocorticoid-induzierte Leukaemiezellapoptose

Forschungsprojekt P 14482Glucocorticoid-induzierte LeukaemiezellapoptoseReinhard KOFLER09.10.2000 Über 60% der Erwachsenen und etwa ein Drittel der Kinder mit lymphatischen Leukämien sterben trotz intensiver Chemotherapie, Bestrahlung und Knochenmarkstransplantation an den direkten oder indirekten Folgen ihrer Erkrankung. Die davon Geheilten leiden in vielen Fällen unter den Langzeitwirkungen der aggressiven Therapien und tragen ein erhöhtes Risiko, wieder an Krebs zu erkranken. Glucocorticoide (GC), natürliche Hormone der Nebenniere, induzieren Zellzyklusarrest und programmierten Zelltod (Apoptose) in der Mehrzahl dieser Tumore. Aber obwohl GC wegen ihrer geringen Akuttoxizität und fehlenden Mutagenität nahezu ideale Krebstherapeutika wären, können sie nicht als alleinige Medikation eingesetzt werden, da sich praktisch in allen Fällen Resistenz gegen GC entwickelt. Daher werden GC in den göngigen Therapieprotokollen mit Chemotherapeutika und in vielen Fällen mit Bestrahlungen und Knochenmarkstransplantationen mit ihren dramatischen Nebenwirkungen kombiniert. Der vorliegende Antrag basiert auf dem Konzept, dass über ein besseres molekulares Verständnis der antileukämischen GC Effekte und der Resistenzmechanismen neue Therapieformen ohne Einsatz kanzerogener Massnahmen entwickelt werden könnten. Diese Ziel in drei Etappen erreicht werden: Zuerst sollen mittels "DNA- Chip-Technologie" Expressionsprofile von GC behandelten und unbehandelten Leukämiepatientenzellen erstellt und miteinander und mit bereits von uns erstellten Profilen von CCRF-CEM Leukämiezellen verglichen werden. Diese Untersuchungen werden "Kandidatengene" und von ihnen geregelte Signalwege aufdecken, die für die anti- leukämischen GC Effekte wichtig sein könnten. In zweiten Projektteil, sollen diese Kanditatengene mittels verschiedener gentechnologischer Verfahren direkt auf ihre mögliche Rollen in GC-induzierten Zellklusarrest und Apoptose getestet werden. Im dritten Projektteil sollen schliesslich neue Therapieformen, die sich teil aus unseren früheren Untersuchungen teils aus den Ergebnissen der oben angeführten Experimente ableiten lassen, in etablierten Zelllinien, ex vivo Zellen von Patienten und einem Mäusetumormodell erprobt und mit gängigen Protokollen verglichen werden. Zusammenfassend erwarten wir von den hier vorgeschlagenen Untersuchungen ein verbessertes Verständnis für die antileukämischen GC Effekte und davon abgeleitet die Entwicklung neuer Ansätze für die Therapie maligner lymphatischer Erkrankungen.

Glukocorticoide (GC) und ihre Analoge induzieren Zelltod ("Apoptose") in lymphoiden Zellen und werden daher in der Therapie fast aller lymphatischer Krebserkrankungen eingesetzt. Dies gilt besonders für die kindliche akute lymphoblastische Leukämie (ALL). Obwohl GC auf Grund ihrer hohen Spezifität, der niedrigen Akut-toxizität und dem Fehlen mutagener (krebserregender) Eigenschaften ein relativ günstiges Krebstherapeutikum darstellen, müssen sie wegen der fast regelmäßig auftretenden Resistenzentwicklung mit anderen Chemotherapeutika, Röntgenbestrahlung und u.U. Knochenmarkstransplantation mit all ihren unerwünschten Nebenwirkungen kombiniert werden. Um dieses Problem zu adressieren haben wir in unserem Projekt 3 spezifische Ziele vorgeschlagen: (1) vergleichende, Mikroarray-basierte Expressionsprofilerstellung (also die Erfassung aller von einer Zelle verwendeten Gene) zur Identifikation von "Kandidatengenen", die für die GC-induzierte Apoptose verantwortlich sein könnten, (2) funktionelle Analyse solcher Kandidatengene in ALL Zelllinien mittels verschiedener Genexpressionssysteme, und (3) Entwicklung neuer Therapiekonzepte, die auf den hier entdeckten Mechanismen beruhen, für eine erste prä-klinische Austestung. Bezüglich des spezifischen Ziels 1 haben wir eine Reihe von relevanten biologischen Systemen entwickelt (GC-sensitive und resistente ALL Zelllinien und ex vivo Zellen von Patienten) und diese einer Expressionsprofilerstellung unter GC-Behandlung unterzogen. So wurde eine Reihe von "Kandidatengenen" ermittelt, wie etwa der GC-Rezeptor (GR) selbst, Gene die Apoptose/ Überlebensentscheidungen kontrollieren (wie z.B. Bim, ein "BH3-only" Molekül der Bcl-2 Familie), aber auch Gene die den Metabolismus (im besonderen die Glykolyse) und andere lebensnotwendige Zellvorgänge steuern. Was deren mögliche funktionelle Rolle betrifft (spezifisches Ziel 2) zeigten wir, dass Repression des Onkogens c- myc und des Zellzyklusregulators Cyclin D3 durch GC zwar für den GC-induzierten Zellzyklusarrest verantwortkich ist, aber nicht für die Apoptoseinduktion. Wir konnten weiters zeigen, dass GR Autoinduktion in GC-sensitiven, aber nicht in GC-resistenten Zelllinien auftritt. Wird die GR Autoinduktion in resistenten Zellen durch Transfektion mit GR vorgetäuscht, kommt es zu GC-induziertem Zelltod, was eine wichtige Rolle der GR Autoinduktion vermuten lässt. Was Versuche zur Übersetzung unserer Befunde in therapeutische Ansätze angeht (spezifisches Ziel 3), fanden wir einen "über-additiven" Effekt der Kombination von GC mit dem Glykolysehemmer 2-Deoxyglukose, was besonders attraktive ist, da diese Substanz in anderen Indikationsstellungen bereits in klinischem Gebrauch ist.