title: Synergistic effects of the Farnesyltransferaseinhibitor Lonafarnib and the Kinaseinhibitor Flavopiridol on proliferation and cellcycle of ovarian cancer cells in vitro
title: Synergistische Wirkung des Farnesyltransferaseinhibitors Lonafarnib und des Kinaseinhibitors Flavopiridol auf Proliferation und Zellzyklus von Ovarialkarzinomzellen in vitro
Creators: name: Heimbach, Sandy Geb. Christiani
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: Farnesyltransferaseinhibitor
Medizin, Gesundheit
Flavopiridol
Zellzyklus
Targeted Therapy
Chemotherapie
Lonafarnib
Eierstockkrebs
Kinaseinhibitor

description: Einer der am häufigsten zum Tode
      führenden malignen Tumore der Frau ist das Ovarialkarzinom.
      Bei der Ersttherapie ist immer noch die radikale chirurgische
      Resektion maßgeblich; gefolgt von einer Platin-haltigen
      Kombinationschemotherapie. Trotz guter initialer
      Therapieerfolge ist die Rezidivrate sehr hoch. Auch wegen
      einer Chemoresistenz besteht die Notwendigkeit neuer
      Therapieoptionen wie zum Beispiel zielgerichteter
      Therapeutika. Medikamente der targeted therapy wirken
      selektiv zumeist über entweder eine Hemmung von Rezeptoren
      und Liganden oder Molekülen in der Signaltransduktion.
      Lonafarnib hemmt die Farnesylierung von H-Ras und somit eine
      Verankerung in der Zellmembran. Daneben scheinen weitere
      Angriffspunkte andere farnesylierte Proteine wie kleine
      G-Proteine, RHEB oder zentromer-Binding-Proteine zu sein.
      Lonfarnib kann außerdem über eine CHOP-abhängige
      Hochregulierung die DR5-Expression und eine folgende
      Kaspase-8-Aktivierung Apoptose induzieren. Es wirkt als oral
      verfügbarer Farnesyltransferaseinhibitor antitumorös in
      Ras-abhängigen und Ras-unabhängigen Neoplasien. Bei soliden
      Tumoren mit einer hohen Ras-Mutations-Inzidenz zeigt sich
      Lonafarnib bislang wenig effizient; Ursache dafür könnte die
      alternativen Prenylierung sein sowie eben ndere
      Hauptangriffspunkte als Ras sein. In-vitro-Behandlung mit
      Lonafarnib führt zu einem dosisabhängigen G2-Arrest von
      Glioblastomzellen, Lungenkarzinom- und Fibrosarkomzellen.
      Flavopiridol blockiert die ATP-Bindungsstelle von
      zyklinabhängigen Kinasen und führt in vitro zu einem G1 –
      bzw. G2-Zellzyklusarrest; es kann auch eine von
      p53-unabhängige Apoptose induzieren. Flavopiridol hemmt in
      diversen Modellen die TNF-vermittelte NF-κB-Aktivierung sowie
      die AP-1-Aktivierung, supprimiert die Expression einer
      Vielzahl antiapoptotischer Proteine und die TNF-induzierte
      Akt-Aktivierung. Die von Lonafarnib und Flavopiridol
      beeinflussten Regulationsmechanismen sind relevant in
      Ovarialkarzinomzellen. In der vorliegenden Arbeit wird die
      Hypothese geprüft, ob Flavopiridol und Lonafarnib
      synergistisch die Proliferation von humanen
      Ovarialkarzinomzellen in vitro hemmen. Endpunkte sind
      Proliferation, Zellzyklusverteilung, Induktion von Apoptose
      und Nekrose. Die humanen Ovarialkarzinomzelllinien SKOV3- und
      BG1 wurden verwendet. Als Methoden wurden zunächst
      Proliferationsassays mit photometrischer Analyse
      durchgeführt, anschließend erfolgte ein Annexin-V-Nachweis
      zur Differenzierung von vitalen, nekrotischen und
      apoptotischen der mit den Substanzen behandelten Zellen. Die
      Zellzyklusanalyse wurde mittels durchflußzytometrischer
      Messung durchgeführt. Für das Western Blotting wurden die
      Antikörper HDJ-2, HIF1 sowie anti-ß-Aktin als
      housekeeping-Gene verwendet. Die Analyse der Ergebnisse der
      Proliferationsassays zeigte keinen Synergismus bei
      Kombination von Flavopiridol und Lonafarnib zur Behandlung
      von SKOV3-Zellen, jedoch bei BG-1 Zellen. Mithilfe der
      Annexin-V-Methode ließ sich dieses Ergebnis bestätigen. Bei
      SKOV-3-Zellen zeigten sich keine synergistischen Effekte; bei
      BG1- Zellen ergab sich nach kombinierter Medikamentengabe ein
      Anstieg der Nekroserate und eine Reduktion der vitalen
      Zellen. Mittels Flowzytometrie ließ sich bei beiden
      Zelllinien eine deutliche Veränderung des Zellzyklus durch
      Gabe der Substanzen verzeichnen; die Effekte scheinen jedoch
      vielmehr als Einzeleffekt von Flavopiridol zu werten zu sein.
      Bei BG1-Zellen fand sich ein gering gesteigerter
      Zellzyklusarrest in der subG1-Fraktion bei kombinierter Gabe
      von Flavopiridol und Lonafarnib in ausgewählten
      Konzentrationen. Die Western Blots zeigten eine
      Hochregulierung von HDJ2 bei Einzelgabe von Lonafarnib und in
      Kombination mit Flavopiridol. In dem gewählten Modell humaner
      Ovarialkarzinomzellen in vitro sind relevante Effekte von
      Flavopiridol und Lonafarnib nachweisbar, bei BG-1 Zellen
      konnten Hinweise auf einen Synergismus von Flavopiridol und
      Lonafarnib gefunden werden. Diese Untersuchung unterstützt
      Hinweise in der Literatur auf eine Aktivität dieser
      Substanzen, weist erstmalig auf einen Synergismus hin und
      unterstreicht zugleich die unterschiedliche Sensibilität von
      humanen Ovarialkarizinomzelllinien auf targeted therapeutics
      in vitro.
description: In women ovarian cancer is one of
      the most frequently cancers leading to death. For the primary
      therapy a radical surgical resection still remains most
      relevant; followed by a platin-based combined chemotherapy.
      Despite initial therapeutic success the rate of relapse stays
      high. Also because of chemoresistency there is a need for
      e.g. targeted therapeutics. Drugs of the so-called targeted
      therapy operate selectively by either inhibiting receptors
      and ligands or molecules of the signaltransduction.
      Lonafarnib inhibits the farnesylation of H-Ras and the
      attachment of Ras to the cell membrane. Further points of
      attack seams to be other farnesylated proteins like small
      G-proteins, RHEB and centromer-binding-proteins. Lonafarnib
      is also able to induce apoptosis via a CHOP-dependent
      upregulation of the DR-5-expression and a following
      caspase-8-activation. Lonafarnib works as an orally available
      farnesyltransferase inhibitor against tumor growth in
      ras-dependent and ras-independent neoplasia. Lonafarnib seems
      to be less efficient in solid tumors with a high
      ras-mutation-incidence; one reason for this could be the
      alternative prenylation and a different point of attack than
      ras. In-vitro-treatment with Lonafarnib leads to a
      dose-dependent G2-arrest of glioblastomacells, lungcancer-
      and fibrosarcomacells. Flavopiriol blocks the ATP-binding
      site of cyclin-dependent cinases and leads to a G1-
      respectively G2-cellcycle arrest in vitro. Furthermore it can
      induce p53-indepent apoptosis. Diverse models show that
      Flavoprirol inhbitis the TNF-mediated NF-κB-activation and
      the AP-1-activation, suppresses the expression of a
      multiplicity of antiapoptotic proteins and the TNF-induced
      AKT-activation. The mechanisms influenced by Flaoprirol and
      Lonafarnib are relevant on ovarian cancer cells. The aim of
      this study is to investigate potential synergistic effects of
      Flavopiridol and Lonfarnib inhibiting the proliferation of
      human ovarian cancer cells in vitro. End points are
      proliferation, cell cycle allocation, induction of apoptosis
      and necrosis. SKOV-3 and BG1 were used as ovarian cancer cell
      lines. The following methods were applied: at first
      proliferation assays with photometric analysis were
      conducted, then an annexin-V-detection was applied for
      differentiation of the treated cells in vital, necrotic and
      apoptotic groups. Cellcycle-analysis was applied via flow
      cytometry. Antibodies used for the western blotting as
      housekeeping genes were HDJ-2, HIF1 and anti-ß-Aktin.
      Analysing the results of the proliferation assays synergistic
      effects when combining Flavorpiridol and Lonafarnib could not
      be shown in SKOV3-cells but in BG1-cells. This result was
      confirmed in the annexin-V-assay. No syngergistic effects
      could be observed in SKOV-3-cells; in BG1-cells combining
      both drugs led to a rise of necrosis and a reduction of vital
      cells. Via flow cytometry in both cell lines a clear
      transformation of cell cycle induced by treatment with the
      drugs could be demonstrated, but these effects seem to be
      rather a single effect of flavopiridol. The combined
      treatment of Flavopiriol and Lonafarnib in BG1-cells showed a
      slightly increased cell cycle arrest in the subG1-fraction in
      selected concentrations. The western blots demonstrated an
      upregulation of HDJ2 by single use of Lonafarnib and
      combination with Flavopiridol. Relevant effects of
      Flaovpiridol and Lonafarnib are detectable in the selected
      model of human ovarian cancer cells in vitro; in BG1-cells
      evidence for a synergism of Flavopiridol and Lonafarnib was
      found. This study supports evidence in literature pointing to
      a certain activity of these drugs and at the same time
      emphasizes the different sensibility of human ovarian cancer
      cell lines to targeted therapeutics in vitro.