Intravitalmikroskopische Analyse verschiedener vaskulärer Targetingstrategien in der Behandlung des Glioblastoma multiforme

Abstract

Einleitung: Das Glioblastoma multiforme (GBM) ist der häufigste und bösartigste astrogliale Hirntumor, dessen Prognose trotz Fortschritten in der Forschung weiterhin sehr schlecht ist. Die Angiogenese dieser Tumore spielt in diesem Zusammenhang eine bedeutende Rolle und stellt somit ein vielversprechendes Therapieziel dar. Der Erfolg der antiangiogenen Therapie ist durch verschiedene Resistenzmechanismen limitiert. Einer dieser Resistenzmechanismen ist die myeloidzell-induzierte Vaskulogenese. Als neue Therapieversuche gelten zum einen antikörper-vermittelte vaskuläre Targetingstrategien sowie zum anderen die Kombination antiangiogener Therapien mit Chemotherapeutika. Der Antikörper L19 ist einer der am besten charakterisierten Antikörper spezifisch für den neoangiogenen Marker Fibronektin B. Unser Ziel war, die mikrovaskuläre Biodistribution der „vascular accessory cells“ (VACs) und des Antikörpers L19 sowie die mikrohämodynamischen Effekte einer kombinierten Temozolomid- und Sunitinibtherapie (TMZ/SU) in vivo zu untersuchen. Methodik: Als Methode setzten wir ein Gliommodell in der chronischen Rückenhautkammer in vivo ein und führten Mikrohämodynamik- und Biodistributionsanalysen mittels Intravitalmikroskopie durch. Ergebnisse: Unsere Ergebnisse zeigten, dass die antiangiogene Therapie mit Sunitinib zu einer verbesserten Mikrohämodynamik der therapieresistenten Tumorgefäße und zu einer Reduktion der perivaskulären Akkumulation der VACs führte. Eine kombinierte Therapie mit TMZ/SU resultierte in einer Reduktion der Gefäßpermeabilität von therapieresistenten Gefäßen, was auf eine zusätzliche Resistenzentwicklung hinweisen könnte. Unsere Studie demonstrierte, dass die spezifische Bindung des L19 Antikörpers an die Tumorgefäße zeitabhängig ist und zusätzlich eine subsequente Extravasation in das Tumorinterstitium stattfindet. Darüber hinaus zeigten wir, dass die Sunitinibtherapie zu einer verstärkten Bindung des Antikörpers führte. Schlussfolgerung: Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass VACs keine Rolle in der Resistenzentwicklung der antiangiogenen Therapie mit Sunitinib spielen sondern ein zusätzliches Ziel dieser Therapie darstellen könnten. Auf der anderen Seite führte eine kombinierte Therapie mit TMZ/SU zusätzlich zu einem additiven Therapieeffekt sowie vermutlich zu einer Resistenzentwicklung durch die Perizyten-Endothelzell-Interaktionen an therapieresistenten Tumorgefäßen, was eine Therapielimitierung mit sich bringen könnte. Das vaskuläre Targeting stellt eine vielversprechende Therapiemodalität auch in Kombination mit antiangiogener Therapie dar und benötigt in der Zukunft eine genauere Validierung.

Introduction: GBM is the most common and most malignant astroglial brain tumor. Despite recent progress in the research the prognosis of this disease remains very poor. High angiogenesis of these tumors is one of the causes of their malignancy, thus angiogenesis represents one of the promising therapy targets. However, the therapeutic effect of the antiangiogenic treatments is limited by diverse resistance mechanisms. Myeloid cell induced vasculogenesis is one the discussed mechanisms. On the other hand, vascular targeting strategies and combination of antiangiogenic therapies with chemotherapeutics represent new promising therapy modalities to overcome therapy resistance. L19 antibody is one of the best characterized antibodies specific to a neoangiogenesis marker fibronectin B. Our aim was to analyze microvascular biodistribution of VACs, L19 antibody and microhemodynamic effects of the combination therapy with TMZ/SU in vivo. Methods: We used a glioma-model in dorsal skinfold chamber in vivo and analyzed biodistribution and microhemodynamics by intravitalmicroscopy. Results: Our results showed that antiangiogenic treatment with sunitinib led to better microhemodynamics of therapy resistant tumor blood vessels and to reduced accumulation of VACs in perivascular niche. The combination therapy with TMZ/SU resulted in diminished permeability of therapy resistant tumor vessels, which may represent an additional resistance development. Our study demonstrated that specific binding of L19 antibody to tumor vessels was time dependent and there was also a subsequential extravasation of the antibody in tumor tissue. Additionally, L19 antibody`s binding increased after antiangiogenic treatment. Conclusion: In conclusion, we postulate that VACs do not play a role in resistance of antiangiogenic treatment but might even represent an additional target of this therapy. On the other hand, the combination therapy with TMZ/SU led not only to additive therapeutic benefits but also probably to resistance development by pericyte/endothelial cell interaction of resistant blood vessels limiting therapeutic effects. Vascular targeting strategies represent a promising era alone or in combination with antiangiogenic treatments and should be more investigated in the future.