Erfassung der induzierten Enzymaktivität bei der Gentherapie von malignen Tumoren mit Suiziden: In-vitro-Studien mit dem Herpes-Simplex-Virus-Thymidinkinase-Gen in Hepatomzellen
Christine Germann
Dr.sc.hum. Erfassung der induzierten Enzymaktivität bei der Gentherapie von malignen Tumoren mit Suiziden: In vitro-Studien mit dem Herpes-Simplex-Virus Thymidinkinase-Gen in Hepatomzellen Geboren am 13.01.1969 in Erbach Reifeprüfung am 15.06.1988 in Michelstadt Studiengang der Fakultät Pharmazie von WS 1988 bis WS 1993 1. Staatsprüfungen am 22.03.1991 an der Philipps-Universität Marburg 2. Staatsprüfungen am 30.03.1993 an der Philipps-Universität Marburg Zulassung am 07.09.1994 Promotionsfach: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) Doktorvater: Prof.
Dr.med. Uwe Haberkorn
Das
Herpes-Simplex-Virus
Thymidinkinase-Gen ist in Kombination mit dem
Virusstatikum
Gancyclovir ein vielversprechendes
Selbstmordsystem, das vor allem bei Hirntumoren vorhanden ist
Ein
begrenzender Parameter
ist die
Schlechte Infektions-Effizienz bei der Übertragung des Suizids auf die behandelten Tumoren
Dies erfordert mehrere Infektionen, um eine ausreichende
Thymidinkinase-
Mit der
Positronen-Emissions-Tomographie ist eine
invasive,
Ein solches Verfahren ist ein nukleares Medizinisches Verfahren zur Verfügung, mit dem die induzierte Enzymaktivität in
Es ist nicht unerlässlich, daß die Gewebe des Tumors erfasst werden kann.
In vitro Untersuchungen mit Substraten
des Herpes-Simplex-Virus
Thymidinkinase und mit entsprechenden
Stoffwechseltracern auf ihre
Anwendbarkeit als Radiotracer ist eine grundlegende Voraussetzung und gleichzeitig Inhalt der
die vorliegende Arbeit. Das Herpes-Simplex-Virus-Thymidinkinase-Gen (HSVtk) wurde in Morris-Hepatomzellen in Ratten einfließen lassen und den Ausdruck von HSVtk durch die Bestimmung der Gancyclovir-Sensitivität überprüft. Die Bereicherung des Nukleosidanalogons Gancyclovir und des Substrats Difluoredoxycytidin erhöhte sich mit zunehmender Gancyclovirkonzentration, Inkubationsdauer und einem zunehmenden Anteil von HSVtk-exprimierenden Zellen. Die hohe Korrelation von Gancyclovir und Difluoredoxytidin-Bereicherung mit Wachstumshemmung ermöglicht Schlussfolgerungen über die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Therapie. Transportversuche zeigen, dass Gancyclovir und Difluordeoxycytidin überwiegend über Nucleoside-Transportproteine in die Zellen aufgenommen werden. Im Vergleich zum Gancyclovir-Uptake war die Difluoredoxycytidin-Anreicherung 3-4-mal höher in den HSVtk-exprimierenden Zellen und 5-mal höher in den Kontrollzellen. Ein möglicher Grund ist, dass Difluoredoxycytidin aufgrund seiner molekularen Struktur auch ein Substrat der menschlichen Thymidinkinase sein kann.
Aufgrund seiner geringen Anreicherung
HSVtk-exprimierende Zellen, die ebenfalls
untersucht wurden
Nukleosidanalogon
Fluordeoxycytidin als ungeeignetes
HSVtk-Substrat. Die Ergebnisse liefern die Grundlage für die Verwendung von Gancyclovir und Difluordeoxycytidin als Indikatoren für die Bestimmung der induzierten HSVtk-PET-Aktivität. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Experimente durchgeführt, mit denen verschiedene Stoffwechsel-Tracer nach Gancyclovir-Therapie aufgenommen wurden. In den HSVtk-exprimierenden Zellen gab es trotz rückläufiger Zellzahlen einen Anstieg der Fluoroxyglucose- und 3-O-Methylglucose-Anreicherung von bis zu 195%. Dies kann am ehesten als Stressreaktion der Tumorzellen interpretiert werden. Als grundlegender Mechanismus wird eine Umverteilung von Transportproteinen von intrazellulären Lagern auf die Zellmembran diskutiert.
Experimente mit Mischungen aus Kontrollzellen und
HSVtk-exprimierenden Zellen zeigen
eine Abhängigkeit dieser Effekte von der Anzahl der
Die Verringerung der
Anreicherung der synthetischen
Aminosäure
Aminoisobuttersäure und die verminderte
Methionine-Bereicherung zeigt eine Hemmung des
Aminosäurentransports und des Protein-
Die
reduzierte Thymidine-Anreicherung
spricht für eine
Abnahme der DNA-Synthese. Difluoredoxycytidin kann aufgrund seiner Affinität zur zellgebundenen Thymidinkinase nicht als Stoffwechsel-Tracer eingesetzt werden. Die gewonnenen In-vitro-Daten belegen, dass Positron-Emission-Tomographie und die verwendeten Stoffwechsel-Tracer die frühe Beurteilung einer vorgeschlagenen Gancyclovirtherapie ermöglichen.