Behandlung von Pankreaskarzinomzelllinien in vitro und in vivo mit einem monoklonalen Antikörper gegen den Transferrinrezeptor

Abstract

Der Transferrinrezeptor bildet im Pankreaskarzinom einen Ansatzpunkt für dieTherapie, weil der Rezeptor im Pankreaskarzinom in großen Mengen exprimiertwird und selektiv blockiert werden kann. Des weiteren benötigt die Tumorzelle vielEisen zur Proliferation und durch die Blockade des TFRC sinken die intrazellulärenEisenpegel. Dadurch erhofft man sich ein Sistieren des Tumorwachstumsbis hin zur Regression.2. Ziel der Untersuchung war zu zeigen, ob man mittels einer Antikörpertherapiegegen den Transferrinrezeptor Pankreaskarzinome, die durch bestimmteZelllinien verursacht werden, zur Regression bringen kann.3. Um den Einfluss der Antikörper auf das Zellwachstum zu zeigen, wurden sowohlBehandlungen an einzelnen Zelllinien als auch an soliden Tumoren durchgeführt.Hierfür wurde die Rezeptorexpression in vitro und in vivo sowie das Verhalten invivo und in vitro auf eine Antikörpertherapie mit anti-TFRC-mAb untersucht. Zuvorwurde eine histologische Färbung an in vivo gezüchteten Tumoren durchgeführt.4. Für die Rezeptorausprägung in vitro wurden FACS-Analysen durchgeführt. Fürdie Behandlung der Zelllinien wurde ein in vitro-Versuchsaufbau etabliert, bei demeinzelne Zelllinien mit Antikörpern in unterschiedlichen Konzentrationenbehandelt wurden. Eine quantitative Auswertung erfolgte mit Hilfe eines Calcein-Assays.5. Für den Tierversuch wurden SCID-Mäuse genutzt, welchen 1,5 x 105 Tumorzellensubkutan inokuliert wurden. Bei Erreichen von ca. Erbsengröße wurden dieTumoren entnommen und histopathologisch untersucht. Mittels anti-TFRCFärbungkonnte die Expression dargestellt werden. Für den Therapieversuchwurden weiteren Tieren Tumorzellen injiziert. Nach Erreichen einer definiertenGröße wurde mit der Therapie begonnen. Gruppe 1 erhielt dreimal wöchentlichüber die Dauer von zwei Wochen den anti-TFRC-mAb intraperitoneal, Gruppe 2erhielt an den gleichen Tagen die gleiche Menge irrelevantes IgG1 in der gleichenKonzentration intraperitoneal als Kontrolle. Die Konzentration betrug 1,5 & #956;g jeMaus und Injektion. Danach schloss sich eine sechswöchige Nachbeobachtungsphasean.6. Die TFRC-Expression korrelierte in vitro nicht in allen Fällen mit der in vivo. Esgab in vivo mehr stark positive und schwach positive Zelllinien als in vitro,wohingegen in vitro die Anzahl der mäßig positiven Zelllinien dominierte. DasMikromilieu scheint von großer Bedeutung zu sein. Man stellte fest, dass es invitro nach Behandlung mit der geringsten Konzentration an mAb zu geringgradigerProliferation kam, bei nächsthöherer Konzentration zu einem Abfall derZellzahl. Danach entstand ein Plateau, d.h. auch bei noch höherer Konzentrationdes mAb konnte in vitro kein besserer Effekt erzielt werden. Einige Effekte warenstatistisch signifikant. Dies zeigte sich bei niedriger AK-Konzentration. In vivoentstand die Problematik, dass bei schnell wachsenden Zelllinien die Nachbeobachtungszeitvon sechs Wochen aus Tierschutzgründen nicht eingehaltenwerden konnte. Eine weitere Eskalation der mAb-Dosis war aufgrund der hohensystemischen Toxizität nicht möglich (114).7. Die in vivo-Ergebnisse der Arbeit lassen die Schlussfolgerung zu, dass derTherapieansatz durch die hohe Toxizität und geringe Selektivität des benutztenAntikörpers nicht sehr erfolgreich ist. Allerdings zeigen die Ergebnisse in vitro,dass eine Antikörper-Therapie ein hohes therapeutisches Potential haben könnte.Eventuell gibt es brauchbarere Antikörper. Ob die Auswahl eines anderen anti-TFRC-mAb zu einer geringeren Toxizität führen kann, soll in weiterenUntersuchungen ermittelt werden.

The transferrin receptor is a potential therapeutical target in pancreatic carcinoma as itis expressed in large quantities and can be blocked selectively. Moreover, tumor cellsrequire large amounts of iron to proliferate; blocking TFRC decreases the iron levelwithin the cell. It is expected, that this leads to a suspension of tumor growth or evenregression.2. The aim of the study was to show, whether pancreatic cancer, which is caused bycertain cells, can be lead into regression by an antibody based therapy against thetransferrin receptor.3. To show the influence of the antibodies on tumor growth both different cell lines as wellas solid tumors induced in SCID mice by these cell lines were studied. Therefore, theexpression of the receptor and the response to treatment with an anti-TFRC-mAb wasmeasured in vitro and in vivo. Prior, histological staining was performed on tumorsgrown in vivo.4. Using FACS analysis the expression of the receptor was determined in vitro. An in vitromethod for the treatment of the cell lines was established, in which they were treatedwith antibodies in the following concentrations: 3.8, 7.3, 15, and 30 myg/ml. Quantitativeanalysis was performed using a calcein assay.5. SCID mice were used for the animal study. They were inoculated subcutaneously with1.5x105 tumor cells. When the tumors were of about pea size, they were removed andanalyzed histopathologically. Using anti-TFRC staining, the expression of TFRC couldbe visualized. For the therapy study, more mice were inoculated with tumor cells. Thetreatment was started when the tumors reached pea size. Group 1 received anintraperitoneal injection of the anti-TFRC-mAb three times a week for two weeks, whilegroup 2 was treated as control the same way with mouse IgG1 in the sameconcentration. 1.5 μg were used per mouse and injection. The treatment was followedby a six week observation period.6. TFRC expression in vitro did not in all cases correlate with the expression in vivo. Invivo more cell lines were either positive or negative, while heterogeneous cell linesdominated in vitro. The micro environment seems to be of high importance. In vitro,treatment with the lowest concentration of the antibody lead to a small proliferation.However, with the next higher concentration a decrease in cell count was observed.Using higher amounts of the antibody, a plateau was reached, i.e. a further increase inthe concentration did not lead to a better effect. Some of these effects are statisticallysignificant. This was shown at the low mAb-concentration. A problem for theexperiments in vivo was the fact that due to animal protection regulations theobservation period of six weeks could not be kept with fast proliferating cell lines. Afurther increase of the mAb dosage was not possible due to the high systemic toxicity.7. The in vivo results of this investigation could lead to the conclusion that the therapyapproach was not successful due to the high toxicity and limited selectivity of theantibody used. On the other hand, the in vitro results show that an antibody treatmentcould have a high therapeutic potential, which may be even increased with a differentantibody. Whether the selection of a different anti-TFRC-mAb could lead to a reducedtoxicity shall be confirmed by further investigations.