title: Einfluss der Bortezomib-induzierten p53-Reaktivierung auf die Strahlen- und Chemosensibilität HPV-assoziierter Plattenepithelkarzinome der Kopf-Hals-Region
Creators: name: Seltzsam, Steve
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2018
Subjects: irradiation
HNSCC
p53
Strahlensensibilisierung
Bortezomib
chemosensibilization
Plattenepithelcarcinom
Humanes Papillomavirus
Strahlentherapie
HPV
Cisplatin
Protein p53
p21
Bestrahlung
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
radiosensibilization
Chemosensibilisierung

description: Beim Plattenepithelkarzinom der Kopf-Hals-Region (HNSCC) hat sich die Einteilung in zwei ätiologisch verschiedene Subgruppen etabliert. Während Noxen-assoziierte HNSCC vorwiegend auf den Konsum von Tabak und Alkohol zurückzuführen sind, ist die Tumorprogression in mit Humanen Papillomaviren (HPV) assoziierten HNSCC durch das Wirken viraler Proteine vorangetrieben. Letztere zeigten in den vergangenen Jahren einen deutlichen Inzidenzanstieg, insbesondere im Bereich des Oropharynx. HPV-assoziierte HNSCC weisen eine deutlich bessere Prognose auf, was vor allem auf die höhere Sensibilität gegenüber Chemotherapeutika und Bestrahlung zurückgeführt wird. Die zugrundeliegenden Mechanismen hierfür sind bisher noch nicht genau be-kannt. Eine mögliche Ursache ist der in HPV-assoziierten HNSCC charakteristisch durch das Wirken viraler Proteine inhibierte Signalweg des Tumorsuppressorproteins p53, welches – im Gegensatz zu Noxen-assoziierten HNSCC – hier im Wildtyp vorliegt.  Ziel war es, durch Behandlung mit dem Proteasom-Inhibitor Bortezomib in vitro eine Reaktivierung des p53-Signalwegs sowie dessen Auswirkungen auf die Therapiesensibilität von vier HPV-positiven und drei HPV-negativen HNSCC-Zelllinien zu untersuchen. Hierfür wurden die Zellviabilität, Proteinexpression, Zellzyklusprogression, Induktion von Apoptose sowie das klonogene Überleben nach Behandlung mit Bortezomib, Cisplatin und Bestrahlung analysiert.  Bortezomib führte, entsprechend dem konstatierten Modell, nur in HPV-positiven HNSCC-Zelllinien zu einer funktionellen Reaktivierung von p53 mit Anstieg des Effektorproteins p21, was durch Kombination mit Bestrahlung verstärkt wurde. Konkordant zu diesen Ergebnissen zeigten sich zelluläre Veränderungen wie ein Zellzyklusarrest in der G1-Phase sowie die Induktion von Apoptose, die mit der Wirkung des reaktivierten p53 vereinbar sind, nur in HPV-positiven HNSCC-Zelllinien. Das klonogene Überleben wurde in allen Zelllinien durch Behandlung mit Bortezomib unabhängig vom HPV-Status reduziert. Eine Strahlensensibilisierung sowie Chemosensibilisierung ge-genüber Cisplatin war in beiden Gruppen nicht nachweisbar.  Die Ergebnisse zeigen, dass der p53-Metabolismus in HPV-positiven HNSCC charakteristisch gestört ist, jedoch potentiell reaktiviert werden kann. Die divergenten Ergebnisse beim klonogenen Überleben und die ausbleibende Therapiesensibilisierung machen jedoch deutlich, dass die erhöhte Therapiesensibilität HPV-positiver HNSCC vermutlich durch andere Mechanismen determiniert ist, als nur durch das Wirken von intaktem p53.
description: Squamous cell carcinomas of the head and neck region (HNSCC) represent a frequent tumor entity that can be divided into two aetiologically different subgroups. While noxa-induced HNSCC are caused by tobacco and alcohol abuse, the carcinogenenis of Hu-man Papillomavirus (HPV) -associated HNSCC is driven by viral oncoproteins. Those HPV-positive HNSCC showed an impacting increase in incidence in the past years, especially in the oropharynx. Patients with HPV-positive HNSCC have a favorable prognosis caused by the tumor’s higher sensitivity towards cytostatics and irradiation. To date, the underlying mechanisms are only partly understood. One possible reason could be the impaired signaling pathway of the tumorsuppressor protein p53, that is – in contrast to noxa-associated HNSCC – expressed in wildtype form. In HPV-positive HNSCC, viral oncoproteins characteristically lead to a functional inhibition of the p53 pathway by accelerating its degradation by the proteasome.  The aim of this work was to achieve a functional restoration of the p53 pathway and further impact on radio- and chemosensitivity by treatment with the proteasome inhibitor bortezomib in vitro. Therefore, cell viability, protein expression, cell-cycle progression, induction of apoptosis as well as clonogenic survival were obtained in four HPV-positive and three HPV-negative HNSCC cell lines after treatment with bortezomib, cisplatin and irradiation.  As expected, a functional restoration of p53 with increase of downstream protein p21 expression by bortezomib was only achieved in HPV-positive cell strains and could be further enhanced by combining with irradiation. Concordant to that, a cell-cycle arrest in G1 phase and enhanced induction of apoptosis that could be explained by presence of restored p53 were observed only in HPV-positive cell strains. The clonogenic survival was impaired in all cell strains independently from HPV status. Furthermore, no radio- and chemosensitization were observed, neither in HPV-positive, nor in HPV-negative cell strains.  The results show that the p53 signaling pathway is characteristically impaired in HPV-positive HNSCC cell lines and can thus be functionally restored by bortezomib treat-ment. The diverging results concerning clonogenic survival as well as the failed sensiti-zation towards standard therapeutics by bortezomib give evidence that probably other mechanisms apart from intact p53 might be responsible for the higher radio- and chemosensitivity of HPV-positive HNSCC.