HIF-1a-Targeting und CA-IX-Monitoring in der Strahlentherapie humaner Tumorzellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Sauerstoffunterversorgung (Hypoxie) von Tumoren stellt einen wichtigen Resistenzfaktor in der Strahlentherapie von Krebspatienten dar. Da sehr niedrige Sauerstoffkonzentrationen in gesunden Geweben aber kaum vorkommen, werden Therapieansätze gegen hypoxische Zellen als potentiell tumorspezifisch betrachtet. Im vorliegenden Projekt wurden Strategien der Kombination von Strahlenbehandlung und gegen den Hypoxia-inducible-factor-1 (HIF-1), einen O2- abhängigen Transkriptionsfaktor, gerichteten Therapien geprüft. In humanen Weichgewebstumorzellen und Hirntumorzellen führten sowohl eine pharmakologische Hemmung der HIF-1-Wirkung durch Chetomin als auch ein Gentargeting mit gegen die Untereinheit HIF-1α gerichteten „small interfering RNAs“ (siRNAs) zu einer signifikanten Reduktion der HIF-1-Funktion, z. B. einer verringerten Expression des HIF-1-regulierten Gens Carboanhydrase 9 (CA9) und einer reduzierten Fluoreszenz des „green fluorescent protein“ (GFP) in mit einem GFP-Reporter-Konstrukt transfizierten Zellen. In Kombination mit Einzeitbestrahlung steigerten die HIF-1-gerichteten Therapien die Strahlenempfindlichkeit hypoxischer Tumorzellen. Aufgrund der mangelnden Stabilität von Chetomin konnte das pharmakologische Targeting nicht in einem Invivo-Modell geprüft werden. Weitere Hypoxie-regulierte Gene wurde bezüglich ihrer Eignung als Angriffspunkte für spezifische Therapien untersucht. CA9-mRNA und mit Einschränkungen CA-IX-Protein sind zur Überprüfung einer effektiven HIF-1-Hemmung geeignet. Dieses Zielgen bzw. Genprodukt von HIF-1 wurde durch die untersuchten Therapieansätze stark moduliert. In humanem Tumormaterial (Hirntumore, Kopf-Hals-Tumore) war es konsistent überexprimiert bzw. mit der Prognose nach Strahlentherapie assoziiert. Anwendungen zur Quantifizierung von CA-IX-Protein in Tumorzellsuspensionen und somit einer Abschätzung der HIF-1-Aktivität (Effektivität eines HIF-1-Targeting) und potentiell der hypoxischen Strahlenresistenz von Tumorzellen in vivo wurden entwickelt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Distinct patterns of hypoxic expression of carbonic anhydrase IX (CA IX) in human malignant glioma cell lines. J Neurooncol 2007;81:27-38
Said HM, Staab A, Hagemann C, Vince GH, Katzer A, Flentje M, Vordermark D
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Effects of HIF-1 inhibition by chetomin on hypoxiarelated transcription and radiosensitivity in HT 1080 human fibrosarcoma cells. BMC Cancer 2007; 7:213
Staab A, Loeffler J, Said HM, Diehlmann D, Katzer A, Beyer M, Fleischer M, Schwab F, Baier K, Einsele H, Flentje M, Vordermark D
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Expression patterns of the hypoxia-related genes osteopontin, CA9, erythropoietin, VEGF and HIF-1alpha in human glioma in vitro and in vivo. Radiother Oncol 2007; 83:398-405
Said HM, Hagemann C, Staab A, Stojic J, Kühnel S, Vince GH, Flentje M, Roosen K, Vordermark D
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GAPDH is not regulated in human glioblastoma under hypoxic conditions. BMC Mol Biol 2007; 8:55
Said HM, Hagemann C, Stojic J, Schoemig B, Vince GH, Flentje M, Roosen K, Vordermark D
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Modulation of glucose metabolism inhibits hypoxic accumulation of hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1alpha). Strahlenther Onkol 2007;183:366-73
Staab A, Löffler J, Said HM, Katzer A, Beyer M, Polat B, Einsele H, Flentje M, Vordermark D
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Detection and specific targeting of hypoxic regions within solid tumors: current preclinical and clinical strategies. Curr Med Chem 2008;15:322-38
Bache M, Kappler M, Said HM, Staab A, Vordermark D
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Expression analysis of the autosomal recessive primary microcephaly genes MCPH1 (microcephalin) and MCPH5 (ASPM, abnormal spindle-like, microcephaly-associated) in human malignant gliomas. Oncol Rep 2008; 20:301-8
Hagemann C, Anacker J, Gerngras S, Kühnel S, Said HM, Patel R, Kämmerer U, Vordermark D, Roosen K, Vince GH
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Immunohistochemical detection of HIF-1alpha and CAIX in advanced head-and-neck cancer. Prognostic role and correlation with tumor markers and tumor oxygenation parameters. Strahlenther Onkol 2008; 184:393-9
Kappler M, Taubert H, Holzhausen HJ, Reddemann R, Rot S, Becker A, Kuhnt T, Dellas K, Dunst J, Vordermark D, Hänsgen G, Bache M
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Rapid detection of the hypoxia-regulated CA-IX and NDRG1 gene expression in different glioblastoma cells in vitro. Oncol Rep 2008; 20:413-9
Said HM, Polat B, Staab A, Hagemann C, Stein S, Flentje M, Theobald M, Katzer A, Vordermark D
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Absence of GAPDH regulation in tumor cells of different origin under hypoxic conditions in vitro. BMC Res Notes 2009; 13:8
Said HM, Polat B, Hagemann C, Anacker J, Flentje M, Vordermark D
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Egr-1 is not upregulated in response to hypoxic and oxygenation conditions in human glioblastoma in vitro. Mol Med Rep 2009; 2:757-63
Said HM, Polat B, Hagemann C, Vince GH, Anacker J, Kämmerer U, Flentje M, Vordermark D
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Oxygen-dependent regulation of NDRG1 in human glioblastoma cells in vitro and in vivo. Oncol Rep 2009; 21:237-46
Said HM, Stein S, Hagemann C, Polat B, Staab A, Anacker J, Schoemig B, Theobald M, Flentje M, Vordermark D
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RAF expression in human astrocytic tumors. Int J Mol Med 2009; 23:17-31
Hagemann C, Gloger J, Anacker J, Said HM, Gerngras S, Kühnel S, Meyer C, Rapp UR, Kämmerer U, Vordermark D, Flentje M, Roosen K, Vince GH
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Einfluß einer HIF-1α-Inhibierung durch siRNA oder Chetomin auf die Strahlenresistenz maligner Gliom-Zelllinien. Exp Strahlenther Strahlenbiol 2010; 19:5-9
Kessler J, Bache M, Vordermark D
