dc.contributor.author
Mergel, Katharina
dc.date.accessioned
2018-06-07T23:17:48Z
dc.date.available
2014-11-26T13:48:29.326Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/10306
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-14504
dc.description.abstract
Tumorspezifische Toxine sind vielversprechende Substanzen auf dem Gebiet
zielgerichteter Tumortherapie und scheitern dennoch oft an Dosis limitierenden
unspezifischen Nebenwirkungen. In diesem Zusammenhang haben sich Saponine
(pflanzliche Triterpenoide) sehr effektiv gezeigt. Die Saponinmischung
Saponinum album (SA) hat in vitro und in vivo die Toxizität des chimären
Toxins (Sap-3)-EGF (Saporin gebunden an den Epidermal Growth Factor), genannt
SE, verstärkt und dessen therapeutische Dosis drastisch reduziert. Für den
klinischen Einsatz eignet sich die undefinierte Saponinmischung SA jedoch
nicht. Aus diesem Grund wurden in der vorliegenden Arbeit die zwei analytisch
reinen ‒ zuvor mithilfe von High Performance Liquid Chromatography (HPLC) aus
den Wurzeln von Saponaria officinalis isolierten ‒ Saponine SO‑1861 und
SO‑1731 eingesetzt. Zunächst wurde die Kombinationstherapie aus Reinsaponin
und SE an TSA-EGFR-Zellen (murine Zelllinie mit Überexpression des EGF-
Rezeptors) in vitro getestet. Mittels Endpunkt-Assays mit MTT
(3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid) wurde eine mehr
als 100 000 fache Verstärkung der SE-Toxizität durch jedes der Saponine
ermittelt. An BALB/c Mäusen wurde die akute In-vivo-Toxizität von SO‑1861 und
SO‑1731 getestet. Anschließend wurden nicht toxische Dosen der beiden
Reinsaponine (15 und 30 µg/Therapieeinheit) im syngenen Mausmodell,
BALB/c-Mäusen mit Tumoren aus TSA-EGFR-Zellen, eingesetzt. Die achtmalige
Therapie der Kombination von SE sowohl mit SO‑1861 als auch mit SO‑1731 führte
zu einer signifikanten Reduktion des Tumorvolumens (p < 0,05): In der
unbehandelten Kontrollgruppe hatten 5 von 8 Mäusen einen Tumor von > 450 mm³
und lediglich eine Maus zeigte spontane Tumorremission. Im Gegensatz dazu
wiesen nach achtfacher Behandlung mit SO‑1861 (30 µg) und SE (0,1 µg) 6 von 10
Mäusen komplette Tumorremission auf und lediglich eine Maus hatte einen Tumor
von > 450 mm³. Nach Kombinationstherapie mit SO‑1731 kam es sogar in allen
Fällen zur vollständigen Remission. Erstmalig wurde mithilfe eines Impedanz
basierten Echtzeit-Assays die Kinetik zytopathogener Effekte der
Kombinationstherapie untersucht. Niedrigere effektive Toxinkonzentrationen
(0,003 and 0,03 nM) führten zunächst zur Zellproliferation von HeLa-Zellen
(humane Zervixkarzinomzellen, die eine Überexpression des EGFRs aufweisen) und
dann zum allmählichen Zelltod innerhalb von 96–120 Stunden. Höhere effektive
Toxinkonzentrationen (3 nM) führten bereits innerhalb der ersten 12 h zum
schnellen nahezu vollständigen Tod der Zellverbände. Diese Information ist von
großer Relevanz für die In-vivo-Applikation der Therapie, da dort vermutlich
nur eine kurze Expositionszeit gegenüber SE und Saponin gewährleistet wird.
de
dc.description.abstract
Targeted toxins are very promising agents in the field of tumor specific
therapy. They are, however, accompanied by dose-limiting non-specific side
effects. Certain plant derived triterpenoids, saponins, are very effective
agents in this context. In the past, the saponin mixture saponinum album (SA)
has, in vitro and in vivo, drastically enhanced the specific toxicity of the
targeted toxin (Sap-3)-EGF (saporin fused to epidermal growth factor), called
SE. However, the undefined raw mixture SA is not suitable for clinical use. In
the present work, therefore, two pure Saponins, SO‑1861 and SO‑1731, isolated
from the roots of Saponaria officinalis by a preparative high-performance
liquid chromatography (HPLC), were tested in vitro and in vivo. Their
combination effect with SE was tested in cytotoxicity assays on TSA-EGFR cells
(a murine cell line overexpressing the epidermal growth factor receptor
(EGFR)). Via endpoint assays with MTT
(3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid) an enhancement
factor of > 100 000 could be observed when the toxin was applied together with
either of the two saponins. SO‑1861 and SO‑1731 were tested for acute toxicity
in BALB/c mice. Thereafter, nontoxic concentrations (15 and 30 µg/treatment)
of the pure saponins were used in a syngeneic tumor model, BALB/c-mice bearing
TSA-EGFR tumors. The combination of SE with SO‑1861 or alternatively SO‑1731
lead to a significant (p < 0,05) reduction of tumor volume: 5 out of 8 mice in
the untreated control group had a tumor of > 450 mm³ and only one mouse showed
spontaneous tumor remission. In contrast, after eightfold treatment with 30 µg
SO‑1861 and 0,1 µg SE, 6 out of 10 mice showed complete tumor remission and
only one had a tumor of > 450 mm³. The combination therapy comprising SO‑1731
even lead to complete tumor remission in all cases. With impedance based real-
time-monitoring the kinetics of cytopathic effects of the combination therapy
was observed for the first time. At lower effective toxin concentrations in
the cell-culture (0,003 and 0,03 nM) HeLa cells (human cervix carcinoma cells
overexpressing the EGFR) first proliferated and then gradually died within
96‒120 h whereas at higher effective concentrations (3 nM) almost complete
cell death occurred within the first 12 h after application. This result is
important to establish a better dose regimen for in vivo experimentation,
where the tumor cells are exposed only a short time to the toxin and the
saponin.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
targeted tumor therapy
dc.subject
targeted toxin
dc.subject
purified saponin
dc.subject
toxicity enhancement
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Der synergistische Verstärkereffekt von Reinsaponinen auf zielgerichtete
Proteintoxine bei der Bekämpfung von Tumorzellen
dc.contributor.contact
katharina.mergel@rwth-aachen.de
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2014-12-05
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000097767-7
dc.title.translated
The synergistic toxicity enhancement of targeted protein toxins on tumor cells
by purified saponins
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000097767
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000015970
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access