Targeting von Tumorzellen durch oberflächenmodifizierte Erythrozyten: in vitro Studie

Abstract

Die Behandlung von Krebs mit Chemotherapeutika bringt viele Nachteile mit sich. Ihre begrenzte Zugänglichkeit zu den Krebszellen, erfordert oft die Gabe von hohen Dosen. Dies führt zu toxischen Wirkungen auch im gesunden Gewebe, da diese Medikamente unspezifisch auf alle schnell proliferierenden Zellen wirken. Bei den Versuchen die Krebstherapie zu verbessern und assoziierte Nebenwirkungen zu reduzieren, wurden sogenannte „drug delivery“-Systeme entwickelt, die Medikamente zum gewünschten Ziel transportieren können. Erythrozyten bringen als Medikamenten-Carrier einige für die klinische Applikation wünschenswerte Kriterien mit. Die Erythrozytenmembran kann über das Verfahren der hypotonen Hämolyse geöffnet und auch wieder verschlossen werden. Auf diese Weise können sie mit einer Vielzahl von Medikamenten beladen werden. Als natürliche Zellen sind Erythrozyten an sich biokompatibel und nicht-immunogen. Dazu besitzen sie eine sehr hohe Beladungskapazität. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, Erythrozyten über die Moleküle Biotin und Avidin mit einem monoklonalen Mausantikörper gegen das epithelspezifische Antigen zu koppeln, welches auf der baso-lateralen Zelloberfläche der meisten einfachen Epithelien und einer großen Mehrzahl der Karzinome exprimiert wird. Mit Hilfe dieses Antikörpers sollte ein spezifisches Targeting von Mammakarzinom-Zellen (T47D) in vitro erreicht werden. Desweiteren wurden die Erythrozyten mit der Modell-Substanz FITC-Dextran beladen, um zu prüfen, ob diese Beladung durch die Membranmodifikation mit Antikörpern gestört wird. Der Nachweis der Kopplung von Antikörpern an die Erythrozytenoberfläche sowie ihre Beladung mit FITC-Dextran und das Targeting der Tumorzellen durch die Immuno-erythrozyten erfolgte mittels konfokaler Laserscanningmikroskopie und Durchflusszytometrie. In vitro konnte gezeigt werden, dass die modifizierten Erythrozyten an die Krebszellen binden und anschließend von diesen aufgenommen werden. Somit ist deutlich, dass Antikörper-gekoppelte Erythrozyten einen möglichen Weg darstellen, Tumorzellen spezifisch anzusteuern. Um Carrier-Erythrozyten herzustellen, wurden die Erythrozyten zusätzlich mit methoxy-Polyethylenglykol behandelt, welches Antigene auf der Erythrozytenoberfläche abdecken soll. Es stellte sich heraus, dass die PEGylierung mit aus der Literatur bekannten PEG- Konzentrationen zu einer verstärkten Phagozytose der modifizierten Erythrozyten durch Monozyten und Granulozyten in vitro führte. Die PEGylierten Erythrozyten wären dadurch vor allem für ein spezifisches Targeting von Zellen des Retikuloendothelialensystems einsetzbar.

The treatment of cancer with chemotherapy brings with it many disadvantages. Due to their limited ability to access cancer cells, high doses of chemotherapeutics are often required. Unfortunately, this also leads to toxic effects in healthy tissue, because these drugs affect all fast proliferating cells unspecifically. In the attempt to improve cancer therapy and reduce associated side effects, so-called “drug delivery” systems have been developed, to transport the drugs to the desired target. Erythrocytes as drug- carriers have some desirable characteristics for clinical application. The red cell membrane can be opened and resealed using hypotonic haemolysis, enabling the cells to be loaded with a variety of drugs. As natural cells, erythrocytes are biocompatible and non-immunogenic. In addition they possess a high loading capacity. The aim of this study was to conjugate erythrocytes with monoclonal mouse antibodies against the epithelial specific antigen using biotin and avidin molecules. The epithelial specific antigen is expressed on the baso- lateral cell surface of most simple epithelia and the vast majority of carcinoma cells. With the aid of this antibody a specific targeting of mamma carcinoma cells (T47D) in vitro was to be accomplished. Furthermore, the erythrocytes were loaded with the model substance FITC-Dextrane using hypotonic haemolysis, to test if this loading procedure was disturbed by modifying the membrane with the antibodies. The proof of the successful conjugation of the antibody on the erythrocyte membrane, their loading with FITC-Dextrane and the targeting of the cancer cells was attained by means of confocal laser scanning microscopy and flow cytometry. In vitro it could be shown that the modified erythrocytes bind to the cancer cells and are subsequently internalised by them. Hence it became clear that antibody- conjugated erythrocytes present a possible way to target cancer cells specifically.