Einleitung: Das Glioblastoma multiforme (GBM) ist durch seine heterogenen Charakteristika eine große Herausforderung für eine erfolgreiche antineoplastische Therapie. Ein bedeutender Einflussfaktor in der Pathogenese ist der CXCL8/CXCL2/CXCR2-Signalweg innerhalb des Chemokin-Netzwerkes, dessen Aktivierung zu Tumorprogression, Angiogenese und Resistenzentwicklung führt. Therapieinduzierte Expressionsveränderungen der Signalmoleküle konnten dabei insbesondere unter der Goldstandardtherapie mit Temozolomid (TMZ) beobachtet werden. Darüber hinaus führte die Blockierung von CXCR2 (intrathekal) im GBM-Mausmodell zur Tumorregression. Hauptziel dieser Arbeit war es deshalb, zusätzlich zur TMZ-Monotherapie den Signalweg durch CXCR2-Antagonisierung (SB225002) zu blockieren, um potenzielle synergistische Effekte zu untersuchen. Außerdem wurde die Effektivität der systemischen Applikation von SB225002 vor Beginn der Kombinationstherapie getestet.
Methoden: Die Versuche wurden an einem immunkompetenten GBM-Mausmodell (C57BL/6N) durchgeführt. Nach orthotoper Implantation von syngenen GL261-Zellen erfolgte die Therapie ab dem 14. Tag für sieben aufeinanderfolgende Tage. Zunächst wurde die systemische Applikation von SB225002 in verschiedenen Dosen (30μgi.p., 60μgi.p.und 200μgi.p.) getestet. Die Kombinationstherapie wurde anschließend in vier Gruppen untersucht (Kontrolle, TMZ, SB225002 und TMZ+SB225002). Zur Verifizierung des Tumorwachstums erfolgte die Bildgebung mittels MRT. Zusätzlich wurden Therapieeffekte mittels Immunfluoreszenzfärbungen und qRT-PCR-Analysen untersucht. Es wurden das Proliferations- und Apoptoseverhalten, die Tumorvaskularisation und die Akkumulation von tumorassoziierten Mikroglia und Makrophagen (TAM) untersucht. Darüber hinaus wurden sowohl Veränderungen in der Genexpression von Cxcl2 und Cxcr2 als auch des klassischen angiogenen Signalwegs untersucht. Die statistische Auswertung erfolgte entweder mittels Student´s t-test oder One-way ANOVA mit Bonferroni-Korrektur (p≤0.05).
Ergebnisse: Bei systemischer Applikation von SB225002 wies die 60μgi.p.-Gruppe mit 43% die größte Tumorvolumenreduktion auf, jedoch ohne statistische Signifikanz. Die Tumorvaskularisation war tendenziell vermindert, wohingegen die TAM-Akkumulation unverändert blieb. In den Experimenten zur Kombinationstherapie führte TMZ mit 61% und TMZ+SB225002 mit 75% zu einer signifikanten Tumorvolumenreduktion (n= 7-8). Zusätzlich war die Proliferation bei TMZ und TMZ+SB225002 signifikant zur Kontrolle vermindert. Das Verhältnis von Apoptose zu Proliferation war nur unter TMZ+SB225002 zugunsten der Apoptose verschoben, während auch die größte Tendenz zur Abnahme der Tumorvaskularisation in dieser Gruppe beobachtet werden konnte. Im Unterschied dazu war die Akkumulation von TAM unter allen Therapien unverändert. Die qRT-PCR-Analyse zeigte eine signifikante Hochregulation von Cxcr2 im Tumorgewebe, wobei die Expression durch alle Therapien vermindert wurde.
Schlussfolgerung: Die systemische Applikation von SB225002 war im Vergleich zur intrathekalen Anwendung aus Vorarbeiten unterlegen. Die Kombinationstherapie zeigte bei guter Therapieverträglichkeit einen additiven antitumoralen Effekt im Vergleich zur TMZ-Monotherapie. Der kombinatorische Ansatz ist deshalb vielversprechend.
Introduction: Glioblastoma multiforme (GBM) is a major challenge for successful antineoplastic therapies due to its heterogeneous characteristics. The chemokine signalling pathway CXCL8/CXCL2/CXCR2 has been identified to play a crucial role in GBM pathogenesis. Its activation promotes tumor progression, angiogenesis and development of resistance. Additionally, therapy with temozolomide (TMZ) induces modification of this pathway during the development of resistance. Intrathecal CXCR2 antagonization has already been shown to reduce tumor progression. Thus, the aim of this study was to inhibit the pathway (SB225002) in addition to TMZ therapy to investigate potential synergistic effects. The effectiveness of the systemic application of SB225002 was also tested before the start of combinational experiments.
Methods: An immunocompetent GBM mouse model (C57BL/6N) was used. After orthotopic inoculation of syngeneic GL261 cells, therapy was conducted for 7 consecutive days starting from day 14. First, the systemic application of SB225002 was tested in different doses (30μgi.p., 60μgi.p.und 200μgi.p.). Second, the combination therapy was investigated using four groups (Control, TMZ, SB225002, TMZ+SB225002). MRI imaging was performed to assess tumor growth. For analysis of therapy induced effects, immunofluorescence staining and qRT-PCR were performed with focus on proliferation, apoptosis, tumor vascularization and the accumulation of tumor-associated microglia and macrophages (TAM). Furthermore, changes in the gene expression of Cxcl2 and Cxcr2 as well as the classic angiogenic signalling pathway were investigated. The statistical analysis was conducted using either student's t-test or one-way ANOVA with Bonferroni correction (p≤0.05).
Results: The greatest tumor volume reduction with systemic application of SB225002 was observed with 60μgi.p. (43%), but without reaching a significant level. Tumor vascularization tended to decrease, whereas the TAM accumulation was unaltered. In the combinational approach tumor volume was significantly reduced with TMZ (61%) and TMZ+SB225002 (75%) (n=7-8 per group). TMZ and TMZ+SB225002 significantly reduced proliferation compared to the control group. Additionally, TMZ+SB225002 led to a shift of the apoptosis/proliferation ratio in favor of apoptosis with the greatest tendency of reduction of tumor vascularization. In contrast, the accumulation of TAM was not affected by any therapy. The qRT-PCR analysis showed a significant upregulation of CXCR2 in the tumor tissue which was reduced by all therapies.
Conclusion: The systemic application of SB225002 failed to achieve a comparable effect to intrathecal administration as shown in a previous study. The combination therapy was well tolerated and showed an additive antitumor effect compared to TMZ monotherapy. Therefore, the promising combinational approach should be investigated in a longer observation period.
