Präklinische Evaluation von Titanocenverbindungen als potentielle Zytostatika

Abstract

In den letzten Jahrzehnten gab es enorme Weiterentwicklungen im Wissen um maligne Erkrankungen und deren Therapie. Bedeutete die Diagnose einer akuten lymphatischen Leukämie im Kindesalter vor Jahren noch das Todesurteil für den Patienten, können heute ca. 80% der Patienten geheilt werden. Ausgeprägte Nebenwirkungen der Therapien und die Entwicklung von Resistenzmechanismen der transformierten Zellen limitieren jedoch die therapeutischen Erfolge. Aufgrund von Resistenzen verschlechtert sich beispielsweise die Prognose von Patienten, die an einem ALL-Rezidiv erkranken deutlich. Daher besteht großes Interesse an neuen Wirkstoffen mit möglichst selektiver Wirkung, geringen Nebenwirkungen und zytostatika-resistenzbrechendem Potential. Die antileukämische und antitumorale Wirkung einer Gruppe neuartiger Titanocenderivate wurde untersucht und ihre biologische Aktivität mit dem Hauptaugenmerk auf ihre Fähigkeit zur Apoptoseinduktion in malignen Zellen beschrieben. Vier der zwölf untersuchten Titanocenderivate zeigten in vitro eine biologische Aktivität mit großem antiproliferativem und apoptoseinduzierendem Potential in einem breiten Sprektrum verschiedener Tumorentitäten. Darunter befanden sich verschiedene Leukämiezelllinien, Lymphomzellen und Zellen solider Tumore, zum Teil mit einer ausgeprägten Zytostatikaresistenz, wie die resistente, Caspase-3-defiziente Mammakarzinom-Zelllinie MCF-7. Ex vivo in mononukleären Zellen von Kindern mit einer ALL-Ersterkrankung zeigte die Verbindung Ti 8 die Fähigkeit zur Apoptoseinduktion in vergleichbarem bzw. überlegenem Ausmaß, verglichen mit therapeutisch relevanten Zytostatika. Die Wirkung von Ti 8 zeigte eine relative Selektivität im Vergleich der Apoptoseinduktion in Leukämie- und Lymphomzellen vs. primären mononukleären Zellen eines gesunden Probanden. In vivo zeigte die Verbindung Ti 8 das Potential zur Reduktion der Tumorprogression bei insgesamt guter oraler Verträglichkeit. Bei der Charakterisierung der Apoptosemechanismen erwies sich der intrinsische Signaltransduktionsweg als entscheidend für die Titanocen-induzierte Apoptose. Der Einfluss der extrinsischen Signalübermittlung und der ROS-Moleküle auf die Wirksamkeit von Ti 8 konnte ausgeschlossen werden. Darüber hinaus ist die Wirkung unabhängig von den modulierenden Faktoren Bcl-2 und in hohen Konzentrationen auch von Smac. Diese Ergebnisse deuten auf ein vielversprechendes Potential der Titanocenverbindungen für die Therapie maligner Erkrankungen und besonders der ALL im Kindesalter hin.

Since the outstanding success of cis-platinum as the most broadly used anti- cancer drug intense interest has sparked in the development of other metal based compounds with cytotoxic properties. In the present study we report on a completely new group of titan-containing agents concerning their cytotoxic potential in vitro, ex vivo and in vivo and demonstrate their outstanding ability to overcome multiple drug resistance. The examined titan-containing agents inhibit tumor cell proliferation and induce apoptosis in various cell lines of leukemia and lymphoma (Bjab, Nalm-6 and Jurkat), as well as in profoundly resistant cells of solid tumors (MelHO, A375, MCF-7) in a concentration dependent manner. The titanocene induced apoptosis revealed to be selective and specific, as well as independent of antiapoptotic Bcl-2, the CD95 receptor and the pro-apoptotic factor smac. Titanocenes induce apoptosis via the intrinsic pathway; a significant loss of mitochondrial membrane potential indicates the involvement of the mitochondrial apoptosis machinery in titanocene-induced cell death and the treated cells feature caspase- processing and PARP cleavage. In vivo tests in a mouse model with human lymphoma cells (Bjab) show significant reduction of tumor progression after oral treatment with carbonyl-substituted titanocenes and reveal a good tolerability of the derivates. In conclusion, carbonyl-substituted titanocenes comprise a totally new, very promising class of cytostatic agents, particularly for the treatment of drug resistant malignancies.