Biologie neuroektodermaler Tumoren im Kindes- und Jugendalter und deren antitumorale Behandlung mit Valproinsäure

Abstract

Wir untersuchten die Biologie von neuroektodermalen Tumoren im Kindes- und Jugendalter bezüglich des Einflusses des Wachstumsfaktors MK, der P-gp und MRP vermittelten Resistenzmechanismen und dem damit assoziierten malignen Phänotyp sowie der antitumoralen Wirkung von VPA. Wir wiesen signifikant erhöhte Serumkonzentrationen des Heparin-bindenden Wachstumsfaktors MK und des SCFs bei NF-1 Patienten nach. In der untersuchten Kohorte erwies sich die Kombination der beiden Wachstumsfaktoren ab einem Schwellenwert für 96% der NF-1 Patienten als diagnostisch. Das Serum der NF-1 Patienten förderte das Wachstum von humanen Schwannzellen und Endothelzellen in vitro im Sinne einer tumorfördernden Matrix. Serumsignaturen der Wachstumsfaktoren ermöglichen somit auch eine molekulare Diagnostik der NF-1. Im Weiteren konnten wir nachweisen, dass stabil mit MK transfizierte MPNST-Zellen in ihrer Fähigkeit, auf apoptotische Stimuli zu reagieren, deutlich eingeschränkt waren und eine Chemoresistenz gegenüber Vincristin erwarben. Die ebenso erworbene verstärkte angiogene Potenz ermöglichte jedoch nicht das Anwachsen im Xenotransplantat- Modell. Das Kultivieren von NB-Zellen unter zunehmenden Konzentrationen von Vincristin und Doxorubicin führte zur Resistenz der NB-Zellen gegenüber diesen Substanzen. Diese Chemoresistenz war mit einer erhöhten Expression von P-gp verbunden. Damit traten auch zusätzliche chromosomale Veränderungen, eine inaktivierende p53 Mutation und ein deutlich stärker ausgeprägtes malignes Verhalten im Sinne von Klonogenität und erhöhter Adhäsion an Endothelzellen in vitro und verstärktem Tumorwachstum in vivo auf. Die spezifische Inhibition von P-gp stellte lediglich die Empfindlichkeit gegenüber Chemotherapie wieder her. Die anderen Merkmale blieben weitestgehend unbeeinflusst. Antiepileptische Wirkspiegel von VPA bei pädiatrischen Epilepsiepatienten führten zur Differenzierungsinduktion von erythroiden Progenitorzellen, mit der Folge signifikant erhöhter Hämoglobin F-Spiegel. In einem Fall beobachteten wir, dass ein pädiatrischer Patient mit einem supratentoriellen primitiv neuroektodermalen Tumor, der 7 Monate mit VPA als Antiepileptikum zusätzlich zur Chemo- und Strahlentherapie behandelt wurde, einen Rezidivtumor entwickelte, der deutliche Anzeichen einer glialen Differenzierung und eine deutlich niedrigere Proliferationsrate zeigte. Gemäß dem von uns mit entworfenen Behandlungsprotokoll „HIT-GBM-C“ wurden 44 pädiatrische Patienten, die an hochgradigen Gliomen oder diffus intrinsischen Ponsgliomen litten, mit VPA in der Primärtherapie im Sinne einer Erhaltungstherapie oder im Rezidiv palliativ behandelt. Die Patienten vertrugen VPA gut und ein Patient mit einem Rezidiv sprach auf die Therapie an. Die Gesamtüberlebensrate der VPA behandelten Patienten war insgesamt höher als erwartet. Somit sollte die antitumorale und differenzierungsinduzierende Wirkung von VPA in der Behandlung von Hirntumoren im Kindes- und Jugendalter im Sinne einer Kombinationstherapie von VPA und anderen antitumoralen Substanzen weiter untersucht werden.

We studied the biology of neuroectodermal tumors in childhood and adolescence. We investigated the modulating effect of growth factor midkine, chemoresistance protein p-gp and mrp and the antitumoral activity of valproic acid. We demonstrated that Midkine and stem cell factor was significantly increased in serum of NF1 patients. A threshold value that included both proteins turned out to be diagnostically significant for 96% of patients. Serum of NF1 patients induced growth of human Schwann and endothelial cells. Serum signatures allow a molecular diagnostic approach of NF1. Transfection of Midkine into malignant peripheral nerve sheath tumor cells rendered the cells resistant against apoptosis inducing factors. Furthermore, the angiogenic potency was increased. Growth of Neuroblastoma cells under increasing concentration of vincristine and doxorubicin rendered these resistant towards these drugs and was associated with an increase in P-gp expression. Further phenomena were chromosomal changes, inactivating p53 mutation and enhanced tumorigenicity.The specific inhibition of p-gp led to restoring sensitivity towards chemotherapy whereas the other features remained unaffected. Antiepileptic levels of VPA in epilepsy patients led to differentiation induction of erythroid progenitor cells, and increased levels of hemoglobin F. 44 patients with malignant glioma treated with VPA as an antitumoral drug tolerated VPA and a several patients showed response to therapy. Furthermore, overall and event-free survival seemed to be increased in comparison to a control population.