Synthetic alkylphospholipids represent a new class of drugs with antiproliferative properties in tumour cells. These compounds do not interfere with the DNA or mitotic spindle apparatus of the cell. Instead, they are incorporated into cell membranes, where they accumulate and interfere with lipid metabolism and lipid-dependent signalling pathways. Moreover, it has been shown that APLs are able to interfere with a variety of key enzymes implicated in cell growth, motility, invasion and apoptosis. Recently, a novel group of synthetic alkylphospholipids, the glycosidated phospholipids, has been presented. Members of this subfamily also exhibit antiproliferative capacity and modulate the adhesion, differentiation, and migration of tumour cells. Among this group, Ino-C2-PAF shows the highest efficacy and low cytotoxicity. To understand the mechanism of action of Ino-C2-PAF, and APLs in general, genome-wide gene expression analyses in skin keratinocyte cell line HaCaT were performed. For the first time, using Agilent cDNA microarray technology, global gene expression profiles of HaCaT cells treated with Ino-C2-PAF, the structurally related glycosidated phospholipids Glc-PAF or the APL prototype edelfosine have been compared with the profile of control cells. It has been found that Ino-C2-PAF has the strongest influence on the gene expression in comparison to edelfosine and Glc-PAF. Gene ontology analysis revealed that differentially expressed transcripts regulated by the three APLs are mainly implicated in lipid metabolism, lipid biosynthesis, cell differentiation, cell development and ion homeostasis. Nevertheless, the most remarkable finding is represented by the ability of Ino-C2-PAF to down- regulate a broad spectrum of genes associated with the regulation of the innate and the acquired immune response and of genes linked to inflammation. Beside transcriptional regulation, in HaCaT and SCC25 cells, a transformed keratinocyte line derived from a squamous cell carcinoma, Ino-C2-PAF acts as Biological Response Modifier (BRM), and regulates proliferation and migration by controlling important signalling pathways at the post-translational level. Indeed, Ino-C2-PAF influences the activity of Akt/PKB and MAPKs. Moreover, Ino-C2-PAF affects the total tyrosine phosphorylation at focal adhesion sites, which is accompanied by inhibition of the cytoplasmic tyrosine kinases FAK and Src, key regulators of cellular motility. Transient transfection of constitutively active variants of FAK and Src could in part bybass the inhibitory effect of Ino-C2-PAF. Furthermore, the decrease in motility is accompanied by a redistribution of the F-actin cytoskeleton and increased cell-matrix adhesion. The latter depends mainly on a raised integrin avidity and valency than a change in affinity of integrins. Nonetheless, the antitumour role of Ino-C2-PAF is also characterized by an increased localization of E-cadherin at cell-cell contacts. In summary, these results describe Ino-C2-PAF as a promising APL candidate for the development of a therapeutic drug for treatment of auto-inflammatory, hyperproliferative and migration-based skin diseases.
Synthetische Alkylphospholipide (APL) repräsentieren eine neue Wirkstoffklasse die antiproliferative Eigenschaften bei Tumorzellen aufweist. Im Gegensatz zu den klassischen Cytostatika, die mit der DNA interferieren und die Ausbildung des mitotischen Spindelapparates und die DNA-Sythese stören, interkalieren APLs mit der zellulären Membran, wo sie akkumulieren und den Lipid- Metabolismus und Lipid-abhängige Signalkaskaden stören. Weiterhin wurde gezeigt, dass APLs eine Vielfalt von Schlüsselenzymen beeinträchtigen, die das Zell-Wachstum, die Zell-Motilität, die Invasion und die Apoptose regulieren. Kürzlich wurde eine neue Gruppe von APLs, die sogenannten glykosidierten Phospholipide vorgestellt. Mitglieder dieser Familie zeigen antiproliferative Eigenschaften und modulieren die Zelladhesion, die Differenzierung und die Migration von Tumorzellen. Von allen Mitgliedern dieser Gruppe zeigt Ino-C2-PAF die höchste Effizienz und die niedrigste Zytotoxizität. Um den Wirkungsmechanismus von Ino-C2-PAF und APLs im allgemeinen besser zu verstehen, wurden in der Keratinocyten-Zelllinie HaCaT genomweite Genexpressionsanalysen durchgeführt. Erstmalig wurden mit Hilfe der Agilent cDNA Microarray-Technologie die globalen Genexpressionprofile von HaCaT- Zellen, die mit Ino-C2-PAF, dem strukturell verwandten glycosylierten Phospholipid Glc-PAF oder dem APL Prototypen Edelfosine behandelt wurden mit dem Genexpressionprofil unbehandelter Kontrollzellen verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass Ino-C2-PAF im Vergleich zu Edelfosine und Glc-PAF den grössten Einfluss auf die Genexpression besitzt. Die Gene Ontology Analyse zeigte, dass die Transkripte die durch die drei APLs differentiell exprimiert wurden eine Rolle im Lipidstoffwechsel, der Zelldifferenzierung, der Zellentwicklung und der Ionenhomöostase spielen. Bemerkenswert ist die Fähigkeit von Ino-C2-PAF ein breites Spektrum von Genen herunterzuregulieren, die sowohl mit der Kontrolle der angeborenen und erworbenen Immunantwort als auch mit Entzündungsreaktionen assoziiert sind. Neben der transkriptionellen Regulation in HaCaT- und SCC25-Zellen wirkt Ino-C2-PAF als Biologischer Reaktionsmodifikator (BRM). Als solcher reguliert er die Proliferation und Migration indem er wichtige Signalwege auf der posttranslationalen Ebene kontrolliert. So beeinflusst Ino-C2-PAF die Aktivität von Akt/PKB und MAP Kinasen und beeinträchtigt die gesamte Tyrosinphosphorylierung an fokalen Adhäsionen. Hierzu inhibiert Ino-C2-PAF die Aktivität der zytoplasmatischen Tyrosinkinasen FAK und Src, die Schlüsselenzyme der Zellbewegung sind. Transiente Transfektion der konstitutiv aktiven Formen von Src und FAK konnten den inhibitorischen Effekt von Ino-C2-PAF nur zum Teil überbrücken. Die reduzierte Motilität wird von einer Neuverteilung des Aktinzytoskelettes und einer erhöhten Zell-Matrix Adhäsion begleitet. Letztere ist hauptsächlich von der erhöhten Integrin-Avidität und Valenz abhängig, weniger jedoch von einer veränderten Affinität. Die anti-tumorigene Rolle von Ino-C2-PAF ist zudem durch eine erhöhte Lokalisation von E-Cadherin an den Zell-Zell-Kontakten charakterisiert. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Ino-C2-PAF ein vielversprechender APL-Kandidat für die Entwicklung therapeutischer Mittel zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen und hyperproliferativen Hautkrankheiten ist.
