Vorstellung neuartiger therapeutischer Strategien zur Hemmung des metastasierungsrelevanten Integrins VLA-4 an Melanomzellen

Abstract

Die meisten an Krebs erkrankten Patienten versterben nicht durch den Primärtumor, sondern aufgrund des Auftretens von Metastasen, die vom Primärtumor entfernte Organe infiltrieren und zerstören.<br /> Zellulären Adhäsionsrezeptoren wird im Prozess der hämatogenen Metastasierung eine entscheidende Rolle zuteil. So besteht, vermittelt durch P-Selektin, die Möglichkeit einer Ummantelung der Tumorzellen mit Thrombozyten, die neben einem Schutz vor Zellen des Immunsystems eine Voraussetzung für eine größenabhängige Restriktion der entstandenen Mikrothromben in den Kapillaren des Blutgefäßsystems darstellt. Auch bietet die Interaktion des Integrins VLA-4 auf Tumorzellen mit endothelialem VCAM-1 eine Möglichkeit zur Adhäsion von Tumorzellen an das Gefäßendothel mit anschließender Extravasation. Adhäsionsrezeptoren erweisen sich somit als aussichtsreiche Targets für eine therapeutische Intervention des Metastasierungsprozesses. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der VLA-4/VCAM-1-Wechselwirkung, die exemplarisch an verschiedenen Melanomzellen untersucht wurde und den Möglichkeiten zu deren Inhibition. Durch in vivo Studien zur experimentellen Metastasierung konnte die pathophysiologisch bedeutende Rolle dieser Interaktion für den Metastasierungsprozess von Melanomzellen verdeutlicht werden. In dieser Arbeit wurden verschiedene Ansätze zur Inhibition verfolgt.<br /> So wurde zunächst eine Blockade mit strukturell modifizierten, nicht antikoagulativ wirkenden Heparinderivaten untersucht. Dabei konnten klare Struktur-Wirkungs-Beziehungen ermittelt werden. Neben der Molekülgröße spielt auch der Sulfatierungsgrad eine entscheidende Rolle zur optimalen Inhibition. Damit sind nicht nur völlig neuartige Erkenntnisse zur Heparinwirkung entstanden, sondern zukünftig ist bei Kenntnis der Adhäsionsrezeptorausstattung der Tumorzellen eine längerfristige Applikation mit einem selektiv Adhäsionsrezeptor-blockierenden, nicht antikoagulativ wirkendem Heparin als therapeutische Option besser kalkulierbar.<br /> Aufbauend auf ersten Erkenntnissen von antimetastatischen Wirkungen gesättigter Phospholipide wurde eine Inhibition des VLA-4/VCAM-1-Bindungsweges auf membranärer Ebene durch Applikation von Lysophosphatidylcholin erreicht. Dabei kamen sowohl der LPC Inkubationsdauer als auch der Konzentration eine entscheidende Bedeutung zu. Einhergehend mit Veränderungen der Membrankomposition kam es zu einer starken morphologischen Verwandlung der Zellen mit Formation zahlreicher Filopodien, bedingt durch Reorganisationen des Zytoskeletts. Die festgestellte, deutliche Reduktion der Zelladhäsion über VLA-4 konnte durch in vivo Versuche mit Nachweis einer signifikanten Abnahme der<br /> Metastasierungsfähigkeit der verwendeten Melanomzellen nach LPC Behandlung eindrucksvoll bestätigt werden. Erste Einblicke in die molekularen Mechanismen durch „Gene Array“ Analysen ergaben Hinweise auf die Involvierung von GTPasen, die sowohl für die Veränderung der Integrinfunktionalität als auch für die beobachteten Membraneffekte verantwortlich gemacht werden könnten. Damit wird erstmalig ein Erklärungsansatz geliefert, der noch weitreichende Möglichkeiten für eine pharmakologische Intervention liefert. Auch mithilfe weiterer, molekularbiologischer Techniken soll das therapeutische Potential des LPC Einsatzes weiter beleuchtet werden.<br /> Auf intrazellulärer Ebene konnte der VLA-4/VCAM-1-Bindungsweg durch die Anwendung von Inhibitoren der Histon-Deacetylase effektiv gehemmt werden. Diese neue Wirkstoffklasse scheint nicht nur einen zytostatischen Effekt auf Tumore auszuüben, sondern auch den Prozess der Metastasierung zu beeinflussen.<br /> So wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene neuartige Ansatzpunkte zur Prävention einer Adhäsionsrezeptor-vermittelten Metastasierung aufgezeigt, in ihren Mechanismen verfolgt und somit für potentielle therapeutische Ansatzpunkte offengelegt.