Dokument: Neue Kombinationstherapien mit Klasse-I-HDAC-Inhibitoren für das Urothelkarzinom
| Titel: | Neue Kombinationstherapien mit Klasse-I-HDAC-Inhibitoren für das Urothelkarzinom | |||||||
| Weiterer Titel: | New combination therapies with class-I-HDAC inhibitors for urothelial carcinoma | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=54417 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20201013-110641-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Hölscher, Alexander [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof.Dr. Schulz, Wolfgang [Gutachter] Prof. Dr. Wesselborg, Sebastian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Das Urothelkarzinom ist eine häufige Krebserkrankung des älteren Menschen. Die 5-Jahres-Überlebensrate bei Fernmetastasierung liegt unter 50% und die therapeutischen Möglichkeiten sind sehr beschränkt. Cisplatin-basierte Chemotherapien sind nur eine begrenzte Zeit lang wirksam und gleichzeitig mit schweren Nebenwirkungen verbunden. Daher werden dringend neue Therapiemöglichkeiten für das metastasierte Urothelkarzinom benötigt.
Moderne Hochdurchsatzverfahren legen eine besondere Rolle von epigenetischen Regulatoren bei der Initiation und Progression von Urothelkarzinomen nahe. Auf dieser Grundlage forscht unsere Arbeitsgruppe seit einigen Jahren auf dem Gebiet der Histondeacetylasen (HDAC). HDAC sind Enzyme, die Acetyl-Gruppen von Lysin-Seitenketten der Histone abspalten können, „epigenetic erasers“. Ihnen entgegen steht die Aktivität der Histonacetyltransferasen (HAT), deren Aktivität in der Bindung von neuen Acetyl-Gruppen liegt, „epigenetic writers“. Durch Veränderung des Gleichgewichts von Deacetylierung hin zu Acetylierung lässt sich die Transkription vieler Gene verändern. Bei Krebszellen sind insbesondere die Re-Expression von Tumorsuppressoren sowie die Repression von Onkogenen häufig beobachtete Wirkungen HDAC-modulierender Experimente. Durch systematische Eingrenzung wurden die Klasse-I-HDAC als vielversprechende Zielmoleküle einer neuen antineoplastischen Therapie für das Urothelkarzinom identifiziert. Das Ziel dieser Arbeit war es, zu evaluieren, ob durch Kombination von Inhibitoren der Klasse-I-HDAC mit einem Inhibitor der BET (bromodomains and extra terminal domain) -Proteine synergistische antineoplastische Effekte auf Urothelkarzinom-Zelllinien (UCC) entstehen. Solche BET-Proteine enthalten Bromodomänen, welche die acetylierten Lysin-Seitenketten der Histone spezifisch binden können und dabei Regulatoren der Transkription als Bestandteile von Multi-Protein-Komplexen rekrutieren können, „epigenetic readers“. Die Inhibition der BET-Proteine kann zu einer Repression von Onkogenen führen. Ähnliche experimentelle Ansätze zur Kombination von HDAC- und BET-Inhibition haben bei anderen Tumorentitäten bereits vielversprechende Ergebnisse erbracht. Die Kombinationsbehandlung wirkte sich synergistisch auf Viabilität und Klonogenität der UCC aus. Eine Kontroll-Zelllinie war dabei etwas weniger sensitiv gegenüber der Kombinationsbehandlung. Anhand des Zellzyklusprofils in der Durchflusszytometrie, einer Annexin-V-Färbung, der Spaltung von PARP und Caspase-3 im Western-Blot sowie der Umkehrung des apoptotischen Phänotyps durch den Pan-Caspase-Inhibitor Q-VD-OPh wurde nachgewiesen, dass die Kombinationsbehandlung Apoptose auslöst. Das Ausmaß an Apoptose war dabei viel eindeutiger ausgeprägt als bei den Einzelbehandlungen. Es wurden einige stark verändert exprimierte Proteine identifiziert, die jedes für sich allein genommen in Frage kämen, für die synergistische Wirkung der Kombinationsbehandlung ursächlich zu sein. Ein Beispiel hierfür ist der stark induzierte CDK-Inhibitor p57KIP2, der die Wirkung der Kombinationsbehandlung vermitteln könnte. Unter Verwendung der CRISPR/Cas9-Methode wurden daher p57KIP2-Knockout-Zellen generiert. Diese waren jedoch entgegen der Erwartungen und Ergebnisse einer anderen Studie an Pankreastumoren sensitiver gegenüber der Kombinationsbehandlung als die Wildtyp-Zellen. Weiterhin stellten wir nach der Kombinationsbehandlung erhebliche Veränderungen bei der Histonacetylierung fest, welche die Wirkung der BET-Inhibition erheblich verstärken könnten. Schließlich könnten sich HDAC- und BET-Inhibition gut ergänzen, weil BET-Inhibition die Induktion von anti-apoptotischen Genen durch HDAC-Inhibition attenuieren kann. Insgesamt erscheint die kombinierte HDAC- und BET-Inhibition für das Urothelkarzinom sehr vielversprechend. Deshalb sollte diese Arbeit bald durch Experimente in vivo ergänzt werden, um besser einschätzen zu können, ob auch klinische Studien lohnend sein könnten.Urothelial carcinoma of the urinary bladder is a common cancer of the elderly. In case of metastatic disease, the five-year survival is below 50% and therapeutic options are limited. Platinum-based chemotherapies are efficacious only for a limited time period and commonly cause severe adverse effects. Therefore, novel therapeutic options are urgently needed. Modern high-throughput screenings have revealed the role of epigenetic regulators in the initiation and progression of urothelial carcinoma. Based on this insight, our group has been researching histone deacetylases (HDACs) over the past few years. HDACs are enzymes removing acetyl groups from lysine tails of histones, thus “epigenetic erasers”. The opposite reaction is carried out by histone acetyltransferases (HATs), thus “epigenetic writers”. By shifting the balance between continuous acetylation and deacetylation towards acetylation, transcription of many genes can be altered at the same time. In cancer cells this may lead to the re-expression of tumor suppressors and repression of oncogenes. Class-I HDACs were identified as the most promising targets for anti-cancer therapy by systematic investigations. The aim of this thesis was to evaluate whether the combination of class-I-HDAC inhibition with the inhibition of BET (bromodomains and extra terminal domain) proteins exerts synergistic effects on urothelial carcinoma cell lines (UCCs). As “epigenetic readers”, BET proteins contain so called Bromodomains capable of binding to acetylated lysine residues of histones. In this fashion these proteins can recruit multi-protein complexes regulating the transcription of certain genes. Inhibition of BETs can evoke a repressed state of oncogenes. According experimental attempts in other cancer entities have yielded promising results. The combination treatment acted synergistically on the viability and clonogenicity of UCCs, whereas a benign control cell line was less sensitive. Flow cytometric cell cycle analyses, western-blot analyses of PARP cleavage as well as Caspase-3 cleavage and the reversal of the apoptotic phenotype by the pan-Caspase inhibitor Q-VD-OPh confirmed the observed cell death to be apoptotic. Apoptosis was induced much more clearly by the combination treatment than by each single treatment. Furthermore, we identified proteins whose expression was strongly altered by the combination treatment. Each of these could in principle have been responsible for the synergistic action of the combination treatment. A prominent candidate was the CDK inhibitor p57KIP2 which is strongly induced by the combination treatment. A CRISPR/Cas9 approach was therefore used to generate p57KIP2 knockout cells. Unexpectedly, whereas a similar combination treatment in pancreatic ductal adenocarcinoma reported the opposite, we observed increased instead of decreased sensitivity of these knockout cells to the combination treatment. Finally, we observed more extensive changes in global histone acetylation by the combination treatment that could in turn explain the increased efficacy of BET inhibition. HDAC and BET inhibition may also complement one another, because BET inhibition is able to attenuate the induction of anti-apoptotic genes caused by HDAC inhibition. In conclusion, combined inhibition of HDAC and BET proteins is a promising option for the treatment of urothelial carcinoma. In vivo studies should be carried out to evaluate whether clinical trials are worthwhile undergoing. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 13.10.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 13.10.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 13.01.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 06.10.2020 |
