Neuartige metallhaltige Verbindungen als potentielle Zytostatika, insbesondere für die Behandlung der therapieresistenten akuten lymphoblastischen Leukämie im Kindesalter am Beispiel eines Titanocenes

Abstract

Die akute lymphoblastische Leukämie (ALL) ist die häufigste maligne Erkrankung des Kindesalters. Dank der Entwicklung hochwirksamer Chemotherapeutika in den letzten Jahrzehnten, welche in variablen Kombinationstherapien zum Einsatz kommen, können heutzutage über 80 % der Patienten langfristig geheilt werden. Dennoch erleiden bis zu 20% der betroffenen Kinder im Laufe der Behandlung ein Rezidiv, welches häufig wesentlich schlechter auf die medikamentöse Behandlung anspricht und mit einer deutlich schlechteren Prognose einhergeht. Da das Ansprechen auf eine chemotherapeutische Behandlung und somit der Therapieerfolg maßgeblich durch die Entwicklung von zellulären Zytostatikaresistenzen limitiert wird, besteht ein dringender Bedarf an neuartigen Chemotherapeutika, welche in der Lage sind, solche Resistenzen zu überwinden. In der vorliegenden Arbeit wurden neuartige Metallkomplexe hinsichtlich ihrer zytotoxischen Aktivität, ihrer biologischen Wirkungsweise und insbesondere der Fähigkeit, Resistenzen gegenüber herkömmlichen Zytostatika zu überwinden, untersucht: Das TitanocenY, der Eisen-Komplex HUNI 068, sowie verschiedene Rhodium(III) und Iridium(III) Polypyridylkomplexe. Der Schwerpunkt der Dissertation liegt auf der Untersuchung der biologischen Aktivität des Titan-Metallkomplexes TitanocenY (TiY). Die Behandlung mit TitanocenY führt in etablierten Tumorzelllinien von Leukämie-, Lymphom- und Melanomzellen zu einer Inhibition der Zellproliferation und induziert konzentrationsabhängig im mikromolaren Bereich Apoptose, die in Lymphomzellen partiell vom Todesrezeptor CD95 abhängig ist. Mittels real-time PCR (polymerase chain reaction) konnte eine signifikante Hochregulierung von Fas Ligand in den behandelten Zellen festgestellt werden. TitanocenY induziert Apoptose unabhängig von der Expression von antiapoptotischem Bcl-2 (B-cell lymphoma 2 gene) und pro-apoptotischem SMAC (second mitochondria-derived activator of caspases) und wirkt effektiv auf P-Glycoprotein überexprimierenden multidrug-resistenten Zellen. In Kombination mit Vincristin konnten synergistische Effekte beobachtet werden. Insgesamt scheint TitanocenY ein vielversprechender Wirkstoff für die Therapie maligner Tumorerkrankungen zu sein, insbesondere für die Behandlung von Tumoren, welche aufgrund von zellulären Resistenzmechanismen therapierefraktär sind. Hinsichtlich der beobachteten Synergie mit dem vielfach verwendeten Zytostatikum Vincristin könnte sich TitanocenY zudem als Komponente einer Polychemotherapie eignen.

Despite the advantages in the outcome of patients with acute lymphoblastic leukemia, about 20% of the affected children suffer relapses. The response to chemotherapy is essentially determined by cellular drug resistance. To increase the cure rate of relapsed malignancy, drugs that are capable to overcome cell resistance to antineoplastic drugs are urgently needed. The purpose of the present study was to investigate the ability of TitanoceneY, the iron complex HUNI 068 and different Rhodium(III) and Iridium(III) complexes to overcome resistance against conventional anti-cancer drugs and to identify the main mechanisms of action. Focus of this work is the cytotoxic activity of TitanoceneY. Treatment with TitanoceneY leads to an inhibition of tumour cell proliferation and induces apoptosis in various established cell lines. The extrinsic pathway appears to be responsible, at least in part, for TitanoceneY-induced cell death: TitanoceneY-mediated apoptosis is partly inhibited in Fas-associated Death Domain protein- dominant negative (FADD-dn) BJAB cells (lymphoma-cells), and via real-time PCR we found a significant up- regulation of Fas ligand during TitanoceneY-induced cell death. TitanoceneY induces apoptosis regardless of whether the malignant cells are expressing elevated levels of anti-apoptotic B-cell lymphoma 2 gene (Bcl-2) and pro- apoptotic second mitchondria-derived activator of caspases (SMAC) and is also effective on cells that are multidrug resistant due to overexpression of P-glycoprotein (P-gp). In combination with vincristine, impressive synergistic effects could be observed, exposing TitanoceneY as a possible component for polychemotherapy. Therefore, TitanoceneY turns out to be a promising candidate for anti-tumour therapy, especially for the treatment of multidrug resistant malignancies.