Liposomale Zytostatika zur Untersuchung und Überwindung von Chemoresistenzen in Ovarialkarzinom-Zellen

Abstract

Der klinische Einsatz von Zytostatika, wie Cisplatin und Doxorubicin wird oftmals durch Resistenzbildung der Tumore gegen diese Wirkstoffe massiv eingeschränkt. Resistenzmechanismen können u.a. in einem verminderten zellulären Aufnahmeverhalten sowie einer verstärkten Ausschleusung der Wirkstoffe begründet sein und sind oftmals multifaktoriell in Folge geänderter Signaltransduktionswege.<br /> In dieser Arbeit wurden Cisplatin-haltige unterschiedlich funktionalisierte Liposomen hergestellt, charakterisiert und als Werkzeuge zur Resistenzuntersuchung und -überwindung an A2780-Ovarialkarzinomzellen eingesetzt. Eine mögliche Resistenzumgehung durch liposomale Cisplatin-Formulierungen wurde anhand diverser Analytikmethoden aufgezeigt. Verglichen mit dem freien Wirkstoff umgehen die Cisplatin-Liposomen in resistenten Zellen die Resistenzwirkungen des Kupfertransporters Ctr1 und der P-Typ-ATPasen ATP7A&B , die intrazelluläre Platin-Akkumulation wurde verbessert und in MTT- sowie ATP-Assays eine erhöhte Zytotoxizität erreicht. Die Untersuchung der DNA-Platinierung hingegen ergab gegenüber dem freien Wirkstoff keinen entsprechend erhöhten Platinierungsgrad, der eine Erklärung für die gezeigte verbesserte Wirksamkeit der Liposomen in resistenten Zellen hätte darstellen können. Insofern lag der Schluss nahe, dass der Wirksamkeitsvorteil der liposomalen Formulierung unabhängig vom Ausmaß der DNA-Platinierung in anderen Signaltransduktionswegen begründet sein könnte. Um dies näher zu untersuchen, wurden in einem Microarray die intrazellulären Effekte von freiem und liposomalem Cisplatin v.a. in resistenten A2780-Zellen miteinander verglichen. Es zeigte sich, dass der freie Wirkstoff vor allem Gene induzierte, die in den intrinsischen (mitochondrialen) Signaltransduktionsweg involviert sind und mit oxidativem Stress in Verbindung stehen, wohingegen liposomales Cisplatin vor allem Gene des extrinsischen (Rezeptor-vermittelten) Signaltransduktionsweges induzierte. Somit wurde deutlich, dass mit liposomalem Cisplatin offenbar ein verändertes Signaltransduktionsprofil adressiert wird, was eine Erklärung für die erfolgreiche Resistenzumgehung sein könnte.<br /> Im Falle von Doxorubicin ist die Effluxpumpe P-gp für die Rezeptor-vermittelte Resistenz der Tumorzellen verantwortlich. Daher wurden im zweiten Teil dieser Arbeit kommerziell erhältliche Doxorubicin-Liposomen (Caelyx®) nachträglich mittels Post-Insertionstechnik mit einem Endozytoseliganden (Holotransferrin) funktionalisiert um P-gp-vermittelte Resistenzen zu umgehen. In Bindungsstudien konnte ein positiver Effekt der Targetierung mit Holotransferrin funktionalisierten Liposomen gezeigt werden. <br /> Die Möglichkeit der Resistenzumgehung durch liposomale Formulierung konnte in Kinetik-Untersuchungen auch für Doxorubicin aufgezeigt werden. Erwartungsgemäß wurde der freie Wirkstoff nach vier Stunden in sensitiven Zellen deutlich stärker aufgenommen als in resistenten Zellen. Die Hemmung des P-gp-vermittelten Efflux in resistenten Zellen durch den P-gp-Modulator WK-X-24 hatte allerdings nur beim freien Wirkstoff eine gesteigerte Akkumulation zur Folge, wohingegen die Aufnahme des liposomalen Wirkstoffs hiervon unbeeinflusst blieb. Dies legte den Schluss nahe, dass die P gp-abhängige Resistenz mit liposomalem Doxorubicin umgangen werden kann. Die mit Doxorubicin-Liposomen mögliche Resistenzüberwindung konnte auch in Zytotoxizitätsstudien bestätigt werden. Hier zeigte sich mit der liposomalen Formulierung ein vergleichbarer Effekt in sensitiven und resistenten Zellen. Liposomales Doxorubicin war in der Lage, die Resistenz in einem ähnlichen Ausmaß wie WK-X-24 zurückzudrängen.<br /> Diese Arbeit veranschaulicht das Potential Zytostatika-haltiger Liposomen, Resistenzen in Ovarialkarzinom-Zellen zu untersuchen und diese zu umgehen. Durch liposomale Formulierungen konnte sowohl für Cisplatin als auch für Doxorubicin eine Wirksamkeit trotz Resistenz im Zellmodell erreicht und mit unterschiedlichen Methoden nachgewiesen werden. Darüber hinaus wird im Falle der Cisplatin-Resistenz deutlich, dass die Resistenz-Ursache multifaktoriell unter anderem auch in veränderten Signaltransduktionswegen begründet ist. Insofern eröffnen die Ergebnisse dieser Arbeit einen neuen Blick auf Liposomen, deren funktionaler Eigeneffekt deutlich über ein rein passives Carriersystem hinausgehen kann.