Etablierung einer prostataspezifisches Membranantigen exprimierenden Zelllinie zur Untersuchung von Resistenzmechanismen bei der Therapie mit [¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA

Abstract

Das Prostatakarzinom ist das häufigste Malignom und zugleich die zweithäufigste Krebstodesursache des Mannes. Angesichts dieser hohen Inzidenz und Mortalität kommt der Erforschung neuer diagnostischer und therapeutischer Ansätze eine wachsende Bedeutung zu. Die Radioligandentherapie mit [¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA gilt hierbei als vielversprechender Therapieansatz für das metastasierte kastrationsresistente Prostatakarzinom (mCRPC). Sie ist für Patienten zugelassen, die nach einer Androgenrezeptor-gerichteten Therapie und einer taxanbasierten Chemotherapie einen Tumorprogress zeigen. Höhere Tumorstadien, höhere Gleason-Scores und das Vorliegen einer Hormonrefraktärität sind typischerweise mit einer gesteigerten PSMA-Expression assoziiert, was die Grundlage für den therapeutischen Einsatz von PSMA-gerichteten Radioliganden bildet. Da jedoch ein erheblicher Anteil der Patienten trotz hoher PSMA-Expression nicht auf die Therapie anspricht, ist die Untersuchung zellulärer Mechanismen und möglicher Resistenzfaktoren von zentraler Bedeutung, um die Wirksamkeit und Selektivität dieser Behandlungsstrategie besser zu verstehen und zu optimieren.<br /> Ziel dieser Arbeit war die Etablierung einer androgenunabhängigen, PSMA-exprimierenden Prostatakarzinom-Zelllinie, die die Eigenschaften eines mCRPC-Modells abbildet. Hierzu wurde das FOLH1-Gen, das aus der mRNA PSMA-positiver LNCaP Zellen isoliert und in cDNA umgeschrieben wurde, über pEF1α-FOLH1-Isoform1-Expressionsvektoren stabil in Bioware Brite PC3 Red-FLuc-GFP Zellen (PC3*) transfiziert. Diese genetisch modifizierte PC3-Variante zeichnet sich durch Androgenunabhängigkeit, hohe Tumorigenität und eine Luciferase-Aktivität aus, die eine biolumineszente Bildgebung und damit die quantitative Erfassung des Tumorwachstums in vivo ermöglicht.<br /> Im Rahmen dieser Arbeit konnten erfolgreich zwei stabil PSMA-exprimierende PC3*-FOLH1-Klone, I1.4 und I1.6, generiert werden, die sich mit Ausnahme der funktionellen PSMA-Expression nicht signifikant von den nicht transfizierten PC3* Mutterzellen unterscheiden. In Proliferations-Assays zeigten die transfizierten Klone keine Beeinträchtigung des Wachstumsverhaltens. Lindmo- und Scatchard-Analysen bestätigten die Oberflächenlokalisation und funktionelle Aktivität der PSMA-Rezeptoren: Sowohl die spezifische Bindung der PSMA-gerichteten Nanobodies Nb13 und Nb37 als auch des Radioliganden [¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA-I&T konnte eindeutig nachgewiesen werden. In anschließenden Proliferations-Assays unter Behandlung mit [¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA-I&T zeigten die PSMA-positiven Klone im Vergleich zu den PSMA-negativen Mutterzellen eine erhöhte Sensitivität gegenüber dem Radioliganden, was auf eine PSMA-vermittelte Bindung und Internalisierung mit konsekutiv gesteigerter Strahlenexposition hinweist. Die Expression von rekombinantem PSMA hatte hingegen keinen messbaren Einfluss auf die antiproliferative Wirkung der Chemotherapeutika Docetaxel und Cabazitaxel.<br /> Die Verfügbarkeit sowohl von biolumineszierenden PSMA-negativen PC3 Zellen als auch von genetisch modifizierten PC3* Zellen mit stabiler PSMA-Expression bietet experimentell ein gut vergleichbares und definiertes Modellsystem. Da beide Zelllinien denselben genetischen Hintergrund besitzen, ermöglichen sie einen direkten Vergleich der Wirkung PSMA-gerichteter Therapien – etwa von Radioliganden oder Antikörperkonjugaten – unter identischen zellulären Bedingungen. Dadurch lässt sich gezielt untersuchen, inwieweit die Präsenz des PSMA-Rezeptors das zelluläre Therapieansprechen beeinflusst, ohne dass andere Variablen, wie z. B. Unterschiede in Wachstumsverhalten, Signalkaskaden oder genetischer Ausstattung, die Interpretation verzerren.<br /> Die hier beschriebenen modifizierten, PSMA exprimierenden PC3* Zellklone erweitern die bestehenden experimentellen Möglichkeiten wesentlich: Sie bieten nicht nur ein neues Modellsystem für die Untersuchung von Resistenzmechanismen in vitro und in vivo, sondern erlauben auch die funktionelle Analyse therapeutischer Interventionen wie z. B. die Behandlung mit [¹⁷⁷Lu]Lu-PSMA-I&T oder Zytostatika.