Molekularbiologische Untersuchung der Auswirkung einer pharmakologischen Connexin 43-Inhibition auf die Wirksamkeit von Temozolomid beim Glioblastom

Abstract

Glioblastome sind die häufigsten primären Hirntumoren im Erwachsenenalter und trotz multimodaler Therapiekonzepte weiterhin mit einer sehr schlechten Prognose assoziiert. Charakteristisch ist die Ausbildung zellulärer Netzwerke über Gap Junctions, die maßgeblich zur Therapieresistenz beitragen. Connexin 43 stellt hierbei ein zentrales Strukturprotein dar.<br /> In dieser Arbeit wurde untersucht, inwiefern eine gezielte Hemmung der Gap Junctions die Wirksamkeit der Standardtherapie mit Temozolomid verstärken kann. Der Blut-Hirn-Schranke-gängige Gap-Junction-Inhibitor Tonabersat führte zu einer funktionellen und morphologischen Unterbrechung der glioblastomspezifischen Zell-zu-Zell-Konnektivität und sensitivierte die Tumorzellen für den durch Temozolomid induzierten Zelltod. Die Kombinationstherapie war mit einer signifikanten Aktivierung von Zelltod-Signalwegen verbunden und zeigte synergistische zytotoxische Effekte.<br /> Zur Aufklärung des molekularen Wirkmechanismus wurde Connexin 43 mittels CRISPR/Cas9 ausgeschaltet, wodurch zentrale Zusammenhänge zwischen Gap-Junction-Blockade und erhöhter Chemosensitivität aufgezeigt werden konnten.<br /> Angesichts der experimentellen Ergebnisse sowie des günstigen Nebenwirkungsprofils besitzt Tonabersat das Potenzial, die derzeitige Standardtherapie des Glioblastoms klinisch relevant zu ergänzen. Die Daten legen nahe, dass die gezielte Störung der Tumornetzwerke im Glioblastom einen vielversprechenden Ansatz für die Translation in die klinische Anwendung darstellt.

Glioblastomas are the most common primary brain tumors in adults and remain associated with a very poor prognosis despite multimodal therapeutic approaches. A hallmark of these tumors is the formation of cellular networks via gap junctions, which substantially contribute to therapy resistance. Connexin 43 represents a key structural protein in this context.<br /> This study investigated whether targeted inhibition of gap junctions could enhance the efficacy of the standard therapy with temozolomide. The blood–brain barrier-permeable gap junction inhibitor tonabersat induced both functional and morphological disruption of glioblastoma-specific cell-to-cell connectivity and sensitized tumor cells to temozolomide-induced cell death. The combination therapy was associated with significant activation of cell death pathways and exhibited synergistic cytotoxic effects.<br /> To elucidate the underlying molecular mechanism, Connexin 43 was knocked out using CRISPR/Cas9, thereby revealing key links between gap junction blockade and increased chemosensitivity.<br /> In light of the experimental findings and the favorable safety profile, tonabersat holds the potential to clinically complement the current standard therapy for glioblastoma. The data suggest that targeted disruption of tumor networks in glioblastoma represents a promising strategy for translation into clinical application.