Charakterisierung von Schlüsselproteinen der Signaltransduktion (EGF-R, c-erbB2, Hsp90) in humanen Tumorxenografts mittels Gewebemikroarray

Durch die nahezu komplette Entschlüsselung des humanen Genoms und durch die Anwendung von Hochdurchsatz Screening auf Gen-Ebene sind viele neue krankheitsrelevanten Gene entdeckt worden. Die Charakterisierung und Validierung dieser therapeutischen „Targets“ auf Proteinebene stellen bisher den zeitlimitierenden Schritt in der präklinischen Entwicklung neuer Behandlungsmethoden, bzw. Diagnose- oder Prognosemarker dar. Eine neue vielversprechende Technik sind hierbei Gewebemikroarrays, die von Kanonen et al. 1998 zum ersten Mal beschrieben wurden. <br>Die Freiburger Xenograft-Sammlung besteht aus mehr als 350 Tumormodellen. Patiententumoren werden subkutan in Nacktmäuse implantiert und in Serienpassage etabliert. Patientendaten, wie klinische und pathologische Eigenschaften, sowie das Ansprechen der Tumoren auf Standardzytostatika im Patienten und in der Maus sind bekannt. <br>Schlüsselproteine der Signaltransduktion (EGF-R, c-erbB2, Hsp90) wurden in dieser Arbeit untersucht. Überexpression dieser Proteine in Tumoren geht mit schlechter Prognose für die Patienten einher. EGF-R und c-erbB2 sind deshalb interessante Targets für neue molekulare Tumortherapien. Spezifische Inhibitoren, wie Hercptin und der humanisierte monoklonale Antikörper EMD72000 wurden entwickelt. Das Geldanamycin Derivat 17-AAG (17-allylamino-geldanamycin) befindet sich in klinischer Phase Studien in England und den USA. Es hemmt die Interaktion des Hsp90 mit anderen Proteinen. <br> <br>In der vorliegenden Arbeit wurden Schlüsselproteine der Signaltransduktion (EGF-R, c-erbB2, Hsp90) in humanen Xenografts anhand der neuartigen Gewebemikroarray-Technologie charakterisiert. Die Gewebemikroarray-Methode wurde erstmalig bei Xenografts etabliert. Bis zu 150 Tumorgeweben wurden in Duplikaten gleichzeitig immunhistochemisch gefärbt und untersucht. Des Weiteren sollte eine mögliche Korrelation der bestimmten Proteinexpressionen untereinander, sowie mit Patientendaten analysiert werden. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, eine geeignete Auswahl an Nacktmausmodellen für die in vivo Testung von neuen Hemmsubstanzen der Signaltransduktionskaskade (EMD72000, 17-AAG) zu bestimmen, um anschließend Therapieversuche durchzuführen. Während und nach der Therapie sollten Targetprotein-Spiegel in Tumorgeweben mittels Gewebemikroarrays untersucht werden, um so ein Ansprechen auf molekularer Ebene zu belegen. <br> <br>Hohe EGF-R Spiegel konnten in den Kopf-Hals-, den Nieren- und den Adenokarzinomen der Lunge gefunden werden. Unter 149 Xenografts wurden 19 EGF-R positive Modelle zur Testung target-orientierter Therapien identifiziert. C-erbB2 wurde in Blasen-, Kolon-, großzelligen Lungen- und Kopf-Hals- sowie in 45% der Mammakarzinome überexprimiert. Die Daten ergaben, daß möglicherweise mehr als ein Drittel aller Tumorpatienten von einer anti-c-erbB2 Therapie profitieren könnte. Bei Xenografts von nicht-kleinzelligen Lungen-, Kopf-Hals- sowie Pankreastumoren konnte eine deutliche Überexpression von Hsp90 nachgewiesen werden. Erhöhte Bcl-2 Werte wurden in Kolon-, Magen-, Adeno- und großzelligen Lungenkarzinomen erkannt. <br>Die Überlebenszeiten der Spenderpatienten mit EGF-R oder c-erbB2 positiven Tumoren war im Vergleich zu Patienten mit negativen Tumoren signifikant kürzer (P<0,05). Eine signifikante Koexpression zwischen Hsp90 und c-erbB2 wurde ermittelt (R = 0,48, P < 0,0001) und mit der Doppelfärbe-Methode dargestellt. <br>Nach Auswahl geeigneter Nacktmausmodelle wurde der therapeutische EGF-R Antikörper EMD72000 und das Hsp90 modulierende Geldanamycin Derivat 17-AAG in vivo in der Nacktmaus getestet. EMD72000 hemmte das Wachstum aller drei targetüberexprimierenden Nacktmausmodelle. Die Behandlung des gegen Standarszytostatika resistenten Magen- und des Adenokarzinoms der Lunge führte zu Vollremissionen. 17-AAG wurde an 8 Modellen getestet, von denen 6 in vitro und in vivo sensitiv waren. Während und nach der Therapie konnte eine Verminderung der Hsp90 Expression nachgewiesen werden. <br> <br>Durch Kombination der Gewebemikroarray-Technik und der Freiburger Xenograft Sammlung konnte in kurzer Zeit eine große Anzahl von Tumoren hinsichtlich der Expression vieler Proteine charakterisiert werden. Eine optimale Auswahl von Tumormodellen für die Testung neuer Target-gerichteter Therapien wurde getroffen und die Modulation der Zielprotein-Expressionen wurde analysiert. Gewebemikroarrays können den Weg von der Grundlagenforschung im Labor zum Patienten in der Klinik drastisch beschleunigen.

Author dc:creator

• Schandelmaier, Kathrin

Contributors dc:contributor

• Fiebig, Heinz-Herbert

• Gewebemikroarray
• Xenograft
• c-erbB2, 17-AAG
• EMD72000
• tissue microarray
• tumor xenograft
• c-erbB2
• 17-AAG

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