Reaktivität und zelluläre Aufnahme albuminbindender Platinkomplexe und neuer Oxaliplatin-Analoga

Abstract

Der Einsatz der Platinkomplexe in der Chemotherapie wird durch ihre Toxizität und primäre oder sekundäre Resistenz limitiert. Im Fokus dieser Arbeit stehen zwei Ansätze, mit denen die Wirkung der Platinkomplexe optimiert werden könnte.<br /> Der erste Ansatz beruht auf anatomischen Unterschieden zwischen gesundem Gewebe und Tumorgewebe solider Tumore, aufgrund derer makromolekulare Substanzen im Tumor kumulieren können (Tumortargeting durch den EPR-Effekt). In der vorliegenden Arbeit wurden Platinkomplexe untersucht, die nach intravenöser Applikation gezielt an Albumin binden und in vivo ein Biopolymer als makromolekulares Prodrug bilden. Der zweite Ansatz beruht auf der strukturellen Abwandlung eines Platinkomplexes (Oxaliplatin). Durch Steigerung der Lipophilie soll die Aufnahme in Tumorzellen erhöht und Resistenz, die mit einer erniedrigten Platinaufnahme einhergeht, umgangen werden. <br /> Die Untersuchungen der albuminbindenden Platinkomplexe ergaben, dass die Bindung an Albumin zu einem deutlichen Aktivitätsverlust führte. Mit Hilfe einer Mikrodialysekammer wurde gezeigt, dass eine Aktivierung des Prodrugs durch hydrolytische Freisetzung eines reaktiven Platinkomplexes nicht in ausreichendem Maße stattfindet. Auch niedrigere pH-Werte oder die Anwesenheit einer Esterase als potentielle Einflussfaktoren hatten keinen aktivierenden Effekt. Ein vollsynthetischer PEG-Platinkomplex hingegen wies in diesem Testsystem eine hohe Reaktivität auf. <br /> Die zelluläre Aufnahme der makromolekularen Platinkomplexe wurde in cisplatinsensitiven und -resistenten Tumorzellen untersucht. Ein charakteristischer Resistenzmechanismus dieser Tumorzelllinie ist eine geringere Aufnahme niedermolekularer Platinkomplexe. Die makromolekularen Platinkomplexe zeigten keine eingeschränkte Aufnahme in resistente Zellen. Als maßgeblicher Aufnahmemechanismus dieser Substanzen wurde die Endozytose identifiziert. Zudem wurden Hinweise auf die Art der beteiligten Endozytoseprozesse erhalten. Durchgeführte Zytotoxizitätstests zeigten, dass die Bindung an Albumin zu einem geringeren Resistenzgrad führte. <br /> Im Rahmen der Untersuchungen unterschiedlich lipophiler Oxaliplatin-Analoga wurde die Reaktivität der Verbindungen als möglicher Einflussfaktor auf die Aufnahme in Tumorzellen bestimmt und die Aufnahme in sensitive und resistente Tumorzellen charakterisiert. Anschließend wurde der Einfluss der Lipophilie der Platinkomplexe auf Aufnahme, Zytotoxizität und Resistenz untersucht.<br /> Alle untersuchten Oxaliplatin-Analoga zeigten eine vergleichbare Reaktivität. Die Untersuchungen zur Aufnahme der Oxaliplatin-Analoga ergaben zwei differenzierbare Aufnahmephasen. Die frühe Aufnahme korrelierte dabei mit der Lipophilie der Platinkomplexe und unterschied sich zwischen sensitiven und resistenten Zellen nicht. Die Aufnahmegeschwindigkeit in der zweiten Aufnahmephase erwies sich als Lipophilie unabhängig und war in der resistenten Zelllinie deutlich geringer. Mit steigender Lipophilie nahm allerdings die Zytotoxizität der Platinkomplexe trotz einer erhöhten intrazellulären Platinkonzentration ab. Ein Zusammenhang zwischen einer Erhöhung der Lipophilie der Platinkomplexe und einer dadurch vermittelten Resistenzüberwindung bestand nicht. Vergleichende Untersuchungen zwischen Oxaliplatin und dem lipophilsten Platinkomplex ergaben Hinweise auf eine intrazelluläre Kompartimentierung und einen damit verbundenen Schutz der DNA vor einer Platinierung. <br /> Die Untersuchungen der makromolekularen Platinkomplexe zeigten, dass die albuminbindenden Platinkomplexe in ihrer jetzigen Form nicht für das Prodrugkonzept geeignet sind und vermutlich irreversibel an Aminosäuren des Albumins binden. Synthetische Polymere ohne reaktive Funktionen weisen deshalb günstigere Eigenschaften auf. Die Ergebnisse der zellulären Aufnahmeversuche deuten darauf hin, dass makromolekulare Platinkomplexe auf Grund Ihrer endozytotischen Aufnahme einen neuen Ansatz zur Resistenzüberwindung darstellen könnten. <br /> Die lipophileren Oxaliplatin-Analoga waren in den untersuchten Tumorzelllinien nicht von Vorteil. Die gewonnenen Erkenntnisse der Zusammenhänge zwischen Struktur, zellulärer Kumulation und Zytotoxizität können jedoch zur Entwicklung neuer Platinkomplexe beitragen. Zusätzlich sollten weitere Versuche klären, ob Tumorzellen verschiedener Tumorzelllinien vergleichbar auf eine Zunahme der Lipophilie reagieren. Sollten Tumorzelllinien identifiziert werden, in denen eine Erhöhung der Lipophilie der Platinkomplexe zu einer gesteigerten Zytotoxizität führt, ließen sich Tumoren selektieren, in denen der therapeutische Einsatz lipophilerer Substanzen von Vorteil ist.