Identifizierung einer synergistischen zytotoxischen Kombination metabolischer Inhibitoren auf Ovarialkarzinomzellen

Abstract

Beim Ovarialkarzinom handelt es sich um die häufigste tödliche Krebserkrankung bei Frauen nach dem Mammakarzinom. Insbesondere aufgrund der fehlenden Frühsymptome, der hohen Rezidivrate sowie therapierefraktärer Verläufe ist die kurative Therapie des Ovarialkarzinoms nach wie vor schwierig. Ziel dieser Studie war es daher, eine synergistische Kombination aus zwei metabolischen Inhibitoren zu identifizieren, die selektiv auf Krebszellen wirkt und diese anschließend zu charakterisieren. Dabei zeigte sich insbesondere die Kombination des LDHA-Inhibitors (R)-GNE-140 und des IDO1-Inhibitors BMS-986205 als vielversprechend, da die Kombination beider Inhibitoren auf KRASG12V/MYC Krebszellen eine synergistische Zytotoxizität aufwies. Initial zeigten sowohl die nicht onkogen transformierten Empty Vector Kontrollzellen als auch die durch Expression von KRASG12V/MYC transformierten Krebszellen eine Zunahme der Zellgröße nach Doppelbehandlung mit (R)-GNE-140 und BMS-986205, wohingegen weitere Experimente jedoch die selektive Induktion von Seneszenz in KRASG12V/MYC Krebszellen zeigten. Ebenso konnte nach Kombination beider Inhibitoren eine Akkumulation der KRASG12V/MYC Zellen in der G2/M-Phase des Zellzyklus festgestellt werden. Sowohl in den Empty Vector Kontrollzellen, als auch in den KRASG12V/MYC Krebszellen, fiel nach der Doppelbehandlung ein vermehrtes Vorkommen von γH2A.X als Marker für DNA-Doppelstrangbrüche auf. Des Weiteren konnten in der elektronenmikroskopischen Betrachtung der KRASG12V/MYC Zellen nach der Doppelbehandlung mit (R)-GNE-140 und BMS-986205 morphologische Veränderungen der Mitochondrien in Bezug auf deren Größe, Form und Anzahl nachgewiesen werden. Dies galt auch für die Empty Vector Zellen, hier allerdings in wesentlich geringerem Ausmaß. Auch zeigte sich lediglich in den KRASG12V/MYC Zellen verglichen mit den Empty Vector Zellen nach der Doppelbehandlung ein deutlicher Anstieg von ROS-Leveln. Die gezeigten Effekte der genannten Doppelbehandlung auf KRASG12V/MYC Zellen ließen sich zum Teil auch auf weitere Krebszelllinien wie z.B. MCF-7 oder HT-29 Zellen übertragen. Einige weitere Zelllinien wie RPE-1 Zellen reagierten ebenfalls mit Seneszenz auf die Behandlung mit (R)-GNE-140 und BMS-986205, während beispielsweise in PC9 Zellen kein relevanter zytotoxischer Effekt nachweisbar war. Auch ließ sich die Akkumulation in der G2/M-Phase nach der genannten Doppelbehandlung in einigen weiteren Krebszelllinien wie HeLa oder SW620 Zellen zeigen. Bei der Kombination aus (R)-GNE-140 und BMS-986205 handelt es sich damit um eine neue, bislang nicht etablierte Kombination zweier metabolischer Inhibitoren, welche einen synergistischen zytotoxischen Effekt nicht nur auf KRASG12V/MYC Ovarialkarzinomzellen, sondern auch auf eine Reihe weiterer Krebszelllinien zeigt. Der synergistische Wirkmechanismus lässt sich vermutlich auf die fehlende gegenseitige Kompensation von Glykolyse und OXPHOS zurückführen. Der LDHA-Inhibitor (R)-GNE-140 inhibiert die Glykolyse, in Kombination mit BMS-986205 zeigte sich zusätzlich auch noch der Verlust mitochondrialer Cristae und somit in der Folge vermutlich auch eine Verringerung der oxidativen Phosphorylierung. Durch die gleichzeitige Inhibition von Glykolyse und OXPHOS kommt es in Folge des entstehenden zellulären Energiemangels sehr wahrscheinlich schlussendlich zur Induktion von Seneszenz.