Osteosarkome sind die häufigsten malignen Knochentumoren im Kindes- und Jugendalter. Die Behandlung von Osteosarkomen wurde in den 1970er Jahren durch die Einführung einer intensiven Polychemotherapie revolutioniert, konnte jedoch seitdem kaum verbessert werden. Besonders die Therapiemöglichkeiten bei inoperablen und metastasierten Tumoren sind weiterhin sehr begrenzt, sodass die Entwicklung von Strategien zur Optimierung der Effektivität der antineoplastischen Therapie dringend erforderlich ist. Als eine vielversprechende neue Strategie zur Überwindung von Resistenz gegenüber antineoplastischer Therapie wurde in den letzten Jahren der Einsatz von small molecules, welche gegen zentrale Regulationsproteine der Apoptose gerichtet sind, beschrieben: SMAC mimetics (SM) hemmen die Wirkung der inhibitor of apoptosis proteins (IAPs), welche zu den wichtigsten zellulären Inhibitoren der Apoptose gehören. In der vorliegenden Arbeit wurden die Osteosarkomzelllinien 143B und Saos-2 mit dem SM LCL161 allein und in Kombination mit Strahlen- oder Chemotherapie (Doxorubicin, Methotrexat, Cisplatin und Vincristin) behandelt. Die Apoptose-Induktion wurde per Durchflusszytometrie ermittelt. Um involvierte Signalwege zu untersuchen, wurden sowohl Inhibitoren als auch siRNAs benutzt. Für die In-vivo-Versuche wurden NOD/SCID/IL2rg-Mäusen Saos-2-Zellen appliziert und mit LCL161 und/oder Doxorubicin behandelt. In vitro zeigten Osteosarkomzellen eine Resistenz gegenüber SM allein. Apoptose-Induktion durch Strahlen- oder Chemotherapie ließ sich jedoch durch LCL161 deutlich verstärken. Die Kombination aus Doxorubicin bzw. Vincristin und LCL161 zeigte dabei klare synergistische Effekte, die durch combination indices nach der Chou-Talalay-Methode ermittelt wurden. Als Mechanismus dieser LCL161-vermittelten Verstärkung scheint am ehesten die Hemmung von XIAP eine wichtige Rolle zu spielen. Sowohl der Einfluss einer cIAP1-vermittelten Aktivierung von NFκB-Signalwegen, als auch einer TNFα- und RIP1-abhängige Apoptose-Induktion auf die LCL161-vermittelte Verstärkung apoptotischer Effekte konnte für Osteosarkomzellen nicht gezeigt werden. In vivo kam es durch die Behandlung mit dem SM LCL161 allein zu einer deutlichen Reduktion des Tumorvolumens. Synergistische Effekte von LCL161 und Doxorubicin ließen sich in vivo aufgrund einer unerwarteten Doxorubicin-Toxizität in dem verwendeten Mausmodell anhand der durchgeführten Experimente nicht sicher demonstrieren. Insgesamt weisen die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, dass die Behandlung mit SM allein und besonders in Kombination mit Strahlen- oder Chemotherapie eine vielversprechende Therapieoption für Kinder und Jugendliche mit nicht-operablen bzw. metastasierten Osteosarkomen sein könnte.
Osteosarcoma is the most frequent primary malignant bone tumour. The treatment was revolutionised in the 1970s by the introduction of a polychemotherapy. Since then, nearly no improvements have been achieved in the treatment of osteosarcoma. Especially options for inoperable and metastatic tumours are still very limited. Thus, the development of new treatment strategies to optimise the effectivity of the cancer therapy is of utmost importance. A promising new strategy is the use of small molecules, which target proteins of the apoptosis pathways. SMAC mimetics are such small molecules and interfere with inhibitor of apoptosis proteins. In this project, the osteosarcoma cell lines 143B and Saos-2 were treated with the SM LCL161 alone or in combination with irradiation or chemotherapy (Doxorubicin, Methotrexate, Cisplatin and Vincristine). Apoptosis was determined by flow cytometry. For pathway analysis, we used inhibitors and siRNAs. For in vivo experiments, Saos-2 cells were injected in NOD/SCID/IL2rg mice and treated with LCL161 alone or in combination with Doxorubicin. We found that in vitro, osteosarcoma cell lines were resistant to the SM LCL161 alone. However, LCL161 was able to sensitise osteosarcoma cell lines for chemotherapy and irradiation. For the combination of LCL161 and doxorubicin or vincristine, combination indices showed synergetic effects. Our findings suggested, that this sensitisation was neither TNFα nor RIP1 dependent. We also found no involvement of a cIAP-mediated activation of NFκB pathways. Thus, XIAP seems to play a key role in this LCL161 mediated sensitisation for chemotherapy and irradiation. In vivo, LCL161 was able to reduce tumour growth. Because of the unexpected toxicity of doxorubicin, synergistic effects of the combination of LCL161 and chemotherapy could not be shown. In conclusion, these findings indicate that the treatment with SM alone or in combination with chemotherapy or irradiation may be a promising option for children and adolescents with inoperable or metastatic osteosarcoma.
