Beim multiplen Myelom handelt es sich um eine Neoplasie terminal differenzierter B-Lymphozyten, die durch eine diffuse oder multilokuläre Infiltration des Knochenmarks mit malignen Plasmazellen und die Produktion monoklonaler Immunglobuline gekennzeichnet ist. Trotz weitreichender Fortschritte in der Therapie, die in den letzten zwei Jahrzehnten zu verzeichnen waren, handelt es sich um eine Krankheit, die bislang nur bei einem kleinen Teil der Patienten geheilt werden kann. Neuartige zielgerichtete medikamentöse Therapien (so genannte „targeted therapies“) sind Gegenstand der aktuellen Forschung. Eines dieser neuen Angriffsziele sind Chaperone der Familie Hsp90, die zwar ubiquitär von allen Zellen exprimiert werden, auf deren Inhibition Tumorzellen aber weitaus sensibler reagieren als nicht- neoplastische Zellen. Der erste Hsp90-Inhibitor, der kürzlich in die klinische Testung gelangte, war das 17-Allylamino-17-Demethoxygeldanamycin (17-AAG). Dieses Geldanamycin-Derivat zeichnet sich durch eine relativ geringe inhibitorische Potenz aus. Jüngst konnten mit Hilfe moderner chemischer Verfahren synthetische, hoch selektive Hsp90-Inhibitoren entwickelt werden. Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeit konnte gezeigt werden, dass die beiden neuen, synthetischen, niedermolekularen Hsp90-Inhibitoren AUY922 und HSP990 in der Lage sind, das Wachstum von Myelomzelllinien sowie von primären Tumorzellen von Patienten mit multiplem Myelom zu hemmen. AUY922 und HSP990 führten bei den untersuchten Zelllinien – eingeleitet durch Caspase-8 – zum Zellzyklusarrest in der G2-Phase und zur Induktion von Apoptose. Im Hinblick auf die für das Überleben von Myelomzellen wichtigsten Signalwege zeigte sich eine Hemmung der MAPK-Signalkaskade über ERK1/2 sowie zumindest in einem Teil der untersuchten Zelllinien eine Hemmung der Akt-Signalkaskade. Ein Einfluss auf den JAK/Stat-Signalweg konnte von den untersuchten Zelllinien nur in U266-Zellen gefunden werden, dies ist jedoch auch die einzige der analysierten Zelllinien, die unter den verwendeten Versuchsbedingungen einen aktiven JAK /Stat-Signalweg aufweist. Als Reaktion auf die Hsp90-Inhibition erfolgte kompensatorisch eine Hochregulation der Hsp70-Expression. Da sich deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Zelllinien bzw. primären Myelomzellen hinsichtlich des Ansprechens auf eine Monotherapie mit AUY922 bzw. HSP990 zeigten und einige Zelllinien bzw. sortierte Myelomzellen von Patienten mit multiplem Myelom eine primäre Resistenz gegenüber den untersuchten Substanzen aufwiesen, wurde die Kombination der beiden Hsp90-Inhibitoren mit HDAC- Inhibitoren, Melphalan oder Doxorubicin untersucht. Hier konnten unter der Bedingung, dass der Kombinationspartner vor der Zugabe des Hsp90-Inhibitors präinkubiert wurde, synergistische Effekte für alle getesteten Kombinationen gezeigt werden. Interessanterweise war die Synergie bei der gegenüber alleiniger Hsp90-Inhibition partiell resistenten Zelllinie RPMI-8226 stärker ausgeprägt als bei der sensiblen Zelllinie OPM-2. Die partielle Resistenz der RPMI-8226-Zellen gegenüber alleiniger Hsp90-Inhibition konnte durch Kombination mit allen getesteten Substanzen vollständig überwunden werden (Viabilitätsreduktion um 100%). In einer Monotherapie verhielten sich die beiden untersuchten Hsp90-Inhibitoren hinsichtlich Apoptoseinduktion und Effekt auf die intrazellulären Signalkaskaden identisch. Bei den Kombinationsversuchen zeigte sich jedoch grundsätzlich eine etwas stärker ausgeprägte Synergie bei Verwendung von AUY922 verglichen mit HSP990. Da sich sowohl AUY922 sowie HSP990 zurzeit in der frühen klinischen Entwicklung befinden, könnten die in der vorliegenden Arbeit erhobenen Daten eine Grundlage für klinische Studien mit möglichen Kombinationspartnern wie Melphalan darstellen.
Multiple myeloma is a neoplasia of terminally differentiated B lymphocytes which is charactarized by bone marrow infiltration and production of monoclonal immunglobulins. Despite extensive advances in therapy within the last two decades, it is still a disease that can be cured only in a small part of patients. New targeted pharmacologic therapies are in the focus of research. One of these new targets are the chaperones of the heat shock protein (hsp) 90 family. These chaperones are ubiquitously expressed but tumor cells are more sensitive to their inhibition than normal cells. The first hsp90 inhibitor that is already in clinical evaluation is 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG). Recently, synthetic highly active hsp90 inhibitors have been developed. Here, it could be shown that the two novel, synthetic, low molecular weight hsp90 inhibitors AUY922 and HSP990 are able to inhibit proliferation of multiple myeloma cell lines as well as of primary myeloma cells derived from myeloma patients. Initiated by caspase-8, AUY922 and HSP990 lead to G2 cell cycle arrest and to the induction of apoptosis in multiple myeloma cell lines. Concerning the most important signaling cascades for the survival of myeloma cells, inhibition of the MAPK/ERK pathway and in part of the cell lines additional inhibition of the Akt pathway were found. In contrast to the other cell lines tested, U266 cells possess an active JAK/Stat signaling cascade under the experimental conditions used. Consequently, treatment with AUY922 or HSP990 influenced JAK/Stat pathway only in this cell line. As a potential mechanism of compensation, hsp70 expression was upregulated following hsp90 inhibition. As effectiveness of single drug treatment with AUY922 or HSP990 varied between the individual cell lines and primary myeloma cells, combination of AUY922 or HSP990 with histone deacetylase (hdac) inhibitors, melphalan or doxorubicin were evaluated. On condition that the combination partner was pre-incubated before the hsp90 inhibitor was added, synergistic interaction was observed for all combinations tested. Interestingly, synergism was stronger in RPMI-8226 cells, that were partially resistant to single drug treatment with hsp90 inhibitors, than in the sensitive cell line OPM2. Partial resistance to hsp90 inhibition of RPMI-8226 cells was abolished completely by all drug combinations tested (reduction of viability of 100%). Single drug treatment with AUY922 or HSP990 lead to almost identic effects in regard to the induction of apoptosis and influence on the intracellular signaling cascades. In contrast, concerning the combination with other cytotoxic drugs, synergy was more pronounced if AUY922 was used. As AUY922 as well as HSP990 are actually evaluated in early clinical trials, the data presented here provides a rationale for clinical studies with potential combination partners like melphalan.
