Daniela Maria Wück

• Paclitaxel wird als antineoplastisches Agenz hauptsächlich gegen Ovarial- und Brusttumore eingesetzt. Seine Wirkung beruht auf einer Störung der mikrotubulären Dynamik und Struktur des Zytoskeletts, die einen Arrest der Zelle in der G2- und Mitosephase des Zellzykluses bewirkt. Da Zellen, die in der G2/M-Phase des Zellzykluses arretiert sind, eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung aufweisen, könnte Paclitaxel als Strahlensensibilisierer in einer Kombinationstherapie mit Bestrahlung Vorteile in der Tumortherapie haben. InPaclitaxel wird als antineoplastisches Agenz hauptsächlich gegen Ovarial- und Brusttumore eingesetzt. Seine Wirkung beruht auf einer Störung der mikrotubulären Dynamik und Struktur des Zytoskeletts, die einen Arrest der Zelle in der G2- und Mitosephase des Zellzykluses bewirkt. Da Zellen, die in der G2/M-Phase des Zellzykluses arretiert sind, eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung aufweisen, könnte Paclitaxel als Strahlensensibilisierer in einer Kombinationstherapie mit Bestrahlung Vorteile in der Tumortherapie haben. In dieser Arbeit wurden daher die gentoxischer Effekte einer Einzelbehandlung und einer Kombinationsbehandlung von Paclitaxel und Strahlung untersucht. Da eine Tumortherapie stark von der Art des Tumors abhängt, wurden verschiedene Tumorzellinien untersucht. Als gentoxischen Endpunkt wurde die Induktion von Mikrokernen in vitro gewählt. Der in vitro Mikrokerntest ist ein valider und empfindlicher Test, der sensitiv gegenüber Spindelgiften wie Paclitaxel und chromosomenbrechende Agentien, wie ionisiernder Strahlung ist. In der Maus Lymphom Zellinie L5178Y, den Lungenfibroblasten V79, den humanen Cervixkarzinomzellen HeLa und in den humanen Brustkrebszellen MCF-7 konnte keine Radiosensibilisierung durch Paclitaxel detektiert werden. Die Anzahl der induzierten Mikrokerne lag immer im Bereich der theoretischen Addition der Einzelbehandlung mit Paclitaxel und Bestrahlung. In der humanen Lungenkarzinomzellinie A549, die als fünfte Zellreihe untersucht wurde, konnte für eine Kombination von 2,5 nM Paclitaxel und 2 Gy Bestrahlung ein synergistischer Effekt gefunden werden (30 %ige Erhöhung der Mikrokernrate bei Kombinationsbehandlung verglichen mit der Summe der Einzelbehandlungen). Dieser Effekt konnte in Wiederholungsexperimenten, in denen höhere Dosen an Paclitaxel verwendet wurden jedoch nicht reproduziert werden. Insgesamt konnten damit die Ergebnisse des in vitro Mikrokerntestes in fünf verschiedenen Zellinien keine eindeutige Radiosensibilisierung von Paclitaxel zeigen. In Folgestudien sollten daher verschiedene Konzentrationen und Behandlunsdauern von Paclitaxel sowie andere Endpunkte untersucht werden, um eine abschließende Beurteilung, ob Paclitaxel als zelltypabhängiger Radiosensibilisierer fungieren könnte, zu erlauben.…
• Paclitaxel is used as a neoplastic drug for the treatment of ovarian and breast cancer. The mechanism of action of paclitaxel is the impairment of microtubules formation leading to cell cycle arrest in the G2 and M phase. Cells that are arrested in G2/M phase of the cell cycle are sensitive for radiation and paclitaxel could therefore be used as a radiosensibilizer in tumor therapy. This thesis investigated therefore the genotoxic effects of paclitaxel in a single treatment as well as in combination with irradiation. Since tumor therapy isPaclitaxel is used as a neoplastic drug for the treatment of ovarian and breast cancer. The mechanism of action of paclitaxel is the impairment of microtubules formation leading to cell cycle arrest in the G2 and M phase. Cells that are arrested in G2/M phase of the cell cycle are sensitive for radiation and paclitaxel could therefore be used as a radiosensibilizer in tumor therapy. This thesis investigated therefore the genotoxic effects of paclitaxel in a single treatment as well as in combination with irradiation. Since tumor therapy is highly dependent on the tissue, several tissue-specific cell line were analyzed. The induction of micronuclei in vitro was chosen as genotoxic endpoint. The in vitro micronucleus test is a valid and sensitive assay suitable for the detection of spindle poisons like paclitaxel and chromosome damaging toxicants like irradiation. Nevertheless, no radiosensibilisation of paclitaxel was detectable in the mouse lymphoma cell line L5178Y, the lung fibroblasts V79, the human cervix carcinoma cells HeLa or the human breast carcinoma cell line MCF-7. The amount of micronuclei induced by the combination treatment paclitaxel and irradiation was always within the range of the calculated sum of the single treatments by paclitaxel and irradiation, respectively. However, a combination of 2.5 nM paclitaxel and 2 Gy irradiation induced a synergistic effect in the human lung carcinoma cell line A549 (number of induced micronuclei by the combination treatment was 30 % higher compared to the calculated sum of the single treatments). This result could not be reproduced in subsequent experiments using higher doses of paclitaxel in A549 cells. In conclusion, no unequivocal radiosensibilisation by paclitaxel was detectable by the in vitro micronucleus test in five different cell lines. It is suggested that in follow-up studies different treatment schemes of paclitaxel and also various genotoxic endpoints should be investigated, to elucidate the potential of paclitaxel as a cell-type specific radiosensibilizer.…