Dokument: Targeted glioma stem cell depletion through pharmacological WNT inhibition as a novel therapy for malignant brain tumors

Titel:	Targeted glioma stem cell depletion through pharmacological WNT inhibition as a novel therapy for malignant brain tumors
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=50140
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190717-093104-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Suwala, Abigail Kora [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 28,01 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 08.07.2019 / geändert 08.07.2019
Beitragende:	Prof. Dr. Maciaczyk, Jaroslaw [Gutachter] Prof. Dr. Reifenberger, Guido [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Das Glioblastom ist der am häufigsten vorkommende hirneigene Tumor. Sogenannte Gliomstammzellen (GSZ), eine Subpopulation der Glioblastomzellen, werden aufgrund ihrer Resistenz gegenüber konventionellen Therapien für das Auftreten von Tumorrezidiven nach Operation, Strahlen- und Chemotherapie verantwortlich gemacht. Aktuelle Forschungsansätze versuchen GSZ direkt anzugreifen, um die Therapieresistenz von Glioblastomen zu überwinden und die Prognose der Patienten zu verbessern. GSZ werden von verschiedenen Stammzellsignalwegen gesteuert, von denen einige auch pharmakologisch modifiziert werden können. Einer dieser Signalwege ist der Wnt Signalweg. In dieser Arbeit soll die pharmakologische Wnt Inhibierung charakterisiert und ihr Effekt auf GSZ untersucht werden, um so die Frage beantworten zu können, ob sie eine Therapieoption für Glioblastompatienten darstellt. Die Behandlung von Glioblastomzellen mit dem pharmakologischen Wnt Inhibitor LGK974 führte zu einer Reduktion der intrinsischen Wnt Aktivierung. Des Weiteren zeigten die behandelten Zellen eine reduzierte Viabilität, eine erhöhte Apoptoserate, sowie reduzierte Stammzelleigenschaften in vitro. Außerdem wurde LGK974 mit dem Chemotherapeutikum Temozolomid (TMZ) und Strahlentherapie, die first-line Therapien für Glioblastome, kombiniert. LGK974 zeigte synergistische Effekte mit beiden Behandlungen in vitro, was zu der Annahme führte, dass pharmakologische Wnt Inhibierung die Chemo- und Bestrahlungsresistenz von Glioblastomen reduzieren kann. Eine umfassende Transkriptionsanalyse (microarray analysis) von Zellen welche mit LGK974, TMZ oder einer Kombination behandelt wurden zeigte, dass differenzielle Expression des Enzyms Aldehyddehydrogenase 3A1 (ALDH3A1) eine mögliche Ursache für die reduzierte Therapieresistenz in LGK974 behandelten Zellen darstellt. Um zu untersuchen, ob ALDH3A1 eine Rolle bei der Resistenzentwicklung gegen Chemotherapeutika spielt, wurde das Enzym genetisch gehemmt. ALDH3A1 knock-down Zellen zeigten eine verminderte generelle Viabilität und eine erhöhte Sensitivität gegenüber TMZ Behandlung als die Kontrollzellen. Außerdem zeigten ALDH3A1 supprimierte Zellen eine reduzierte Expression diverser Stammzellmarker sowie eine verminderte Klonogenität, was auf eine Reduktion der GSZ Population hinweisen kann. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass die Behandlung mit dem Wnt Inhibitor LGK974 eine potentielle Therapie für Glioblastome darstellt, um GSZ direkt anzugreifen. Dies wird wahrscheinlich durch die Reduktion der ALDH3A1 Expression vermittelt. Um die aktuelle Datenlage zu pharmakologischer Wnt Inhibition in Glioblastomen darzustellen, wurden die bisherigen Daten durch ein review vervollständigt, das alle an Glioblastomen getesteten, publizierten Medikamente auflistet und diskutiert. Glioblastoma is the most common primary brain tumor. A subpopulation of glioblastoma cells defined as glioma stem-like cells (GSCs) are thought to be highly resistant against conventional therapies, leading to recurrence of the tumor after surgery and conventional chemo- and radiotherapy. New research approaches aim to directly target GSCs to overcome treatment resistance in glioblastoma and improve the prognosis of patients. GSC formation and maintenance is driven by several stem cell pathways, which can be targeted by pharmacological compounds. One of them is known as the Wingless (Wnt) pathway. This work aims to characterize the effects of pharmacological Wnt inhibition in glioblastoma, its effect on GSC maintenance, and possible application as a novel anti-GSC treatment strategy. Therefore, in vitro GSC models were treated with the pharmacological Wnt inhibitor LGK974, leading to a reduction of intrinsic Wnt activation. Additionally, treatment with LGK974 decreases cell viability, increases apoptosis and impairs stemness in vitro. Furthermore, LGK974 treatment was combined with either DNA alkylating agent temozolomide (TMZ) or γ-irradiation, which are the currently used standard-of-care treatment options for glioblastoma patients. Both treatments showed synergistic effects when combined with LGK974 in vitro, leading to the assumption that pharmacological Wnt inhibition can reduce chemo- and radioresistance of GSCs. In order to further elucidate the underlying link between Wnt signaling and therapy resistance, microarray analysis revealed reduced mRNA expression of the enzyme aldehyde dehydrogenase 3A1 (ALDH3A1) upon combined LGK974 and TMZ treatment. To further assess whether ALDH3A1 promotes chemoresistance in glioblastoma cells, its expression was suppressed. ALDH3A1 knock-down cells showed reduced cell viability in general, and more reduction of cell viability than control cells under TMZ treatment. Since ALDH3A1 expression correlates with stemness, we assessed the stemness geno- and phenotype of ALDH3A1 suppressed cultures and observed both reduced stem cell marker expression and clonogenicity. Taken together, this study highlights pharmacological Wnt suppression as a potential novel glioblastoma therapy directly targeting GSCs, and alleviating therapy resistance, plausibly through reduction of ALDH3A1 expression. To further evaluate the current status of pharmacological Wnt inhibition in glioblastoma, a review summarizing and discussing the published work about all compounds tested on glioblastoma samples completes this work.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	17.07.2019
Dateien geändert am:	17.07.2019
Promotionsantrag am:	14.01.2019
Datum der Promotion:	04.07.2019