title: Bedeutung der Homologen Rekombination für die Wirkung des dualen PI3K/mTOR-Inhibitors NVP-BEZ235 auf eine kombinierte Behandlung von Kopf-Hals-Tumorzellen mit Cisplatin und Bestrahlung
title: Significance of homologous recombination for the effect of the dual PI3K/mTOR inhibitor NVP-BEZ235 on a combined treatment of head and neck tumour cells with cisplatin and radiotherapy
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Recknagel, Niklas
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2024
Subjects: Cisplatin
Medical sciences Medicine
Medizin
NVP-BEZ235 Kopf-Hals-Karzinome
Strahlentherapie
HNSCC

description: Die Kopf-Hals-Karzinome (HNSCC) sind weltweit betrachtet die sechst häufigste Tumorerkrankung des Menschen und weisen eine steigende Inzidenz auf. Zu den Risikofaktoren zählen neben dem Konsum von Alkohol und Nikotin die Infektion mit dem humanen Papillomavirus, häufig des Typs 16. Ätiologisch unterscheidet man somit zwischen HPV-negativen und HPV-positiven HNSCC.
Die multimodale Therapie der beiden Entitäten ist identisch. Neben der Operation wird eine Strahlentherapie in Kombination mit dem Chemotherapeutikum Cisplatin als definitive oder adjuvante Behandlung angewendet. Die 5-Jahres-Überlebensraten liegen bei den HPV-positiven HNSCC bei ca. 85%, während sie hingegen bei den HPV-negativen HNSCC bei circa 50% stagnieren. Aufgrund der Toxizität des Cisplatins sowie der Radiotherapie gehen diese Behandlungen mit erheblichen Nebenwirkungen und Einschränkungen der Lebensqualität einher.
Wie vorangegangene Experimente im Labor bereits gezeigt haben, kann der PI3K/Akt/mTOR-Signalweg effektiv durch NVP-BEZ235 (BEZ235) inhibiert werden. Dies führt zu einer Strahlensensibilisierung unabhängig vom HPV-Status.
In dieser Dissertation sollte geklärt werden, inwieweit der HPV-Status Einfluss auf das zelluläre Überleben hat, wenn man die homologe Rekombination (HR) über Hemmung ihres Schlüsselproteins Rad51 mittels siRNA-Transfektion inhibiert. Dies wurde an drei HPV-negativen (Cal-33, UM-SCC-11b, UM-SCC-3) sowie an zwei HPV-positiven (UM-SCC-47, UD-SCC-2) Zelllinien demonstriert. Nach der Hemmung von Rad51 wurden die Zellen mit Cisplatin, BEZ235 oder einer Bestrahlung behandelt. Zudem wurden die verschiedenen Therapien auch untereinander kombiniert. Das zelluläre Überleben wurde mittels des Koloniebildungstests ermittelt. Die Hemmung von Rad51 wurde durch den Western Blot bewiesen.
Folgende Beobachtungen konnten festgehalten werden:
1. Die Plattierungseffizienz nimmt unabhängig vom HPV-Status nach der Hemmung von Rad51 je nach Zelllinie mehr oder weniger stark ab.
2. Während die HPV-negativen Zelllinien nach der Hemmung von Rad51 eine höhere Cisplatinempfindlichkeit aufweisen, bleibt diese bei den HPV-positiven Zelllinien identisch.
3. Die Vorbehandlung mit BEZ235 50 nM zeigt bei den nativen HPV-negativen Zelllinien (Ausnahme UM-SCC-11b) keine Wirkung in Kombination mit Cisplatin im Gegensatz zu den HPV-positiven Zelllinien.
4. Bei einer Hemmung von Rad51 verhalten sich die HPV-negativen Zelllinien bei einer Vorbehandlung mit BEZ235 und anschließender Cisplatingabe wie native HPV-positive Zelllinien.
5. Die Kombination aus Bestrahlung und Cisplatin zeigt bei den HPV-negativen Zelllinien gegenüber einer alleinigen Bestrahlung additive Effekte. Bei einer Hemmung von Rad51 sinkt das zelluläre Überleben unter dieser Kombination ebenfalls nicht.
6. Die Kombination aus Bestrahlung und BEZ235 zeigt bei den HPV-negativen Zelllinien einen Vorteil hinsichtlich eines niedrigeren zellulären Überlebens. Bei einer Herabregulation von Rad51 sinkt das zelluläre Überleben unter dieser Kombination weiter.
7. Die Triple-Therapie aus BEZ235, Cisplatin und Bestrahlung zeigt sowohl bei HPV-negativen als auch bei HPV-positiven Zelllinien das niedrigste zelluläre Überleben. Dieses lässt sich noch weiter senken, wenn die HPV-negativen Zelllinien eine Herabregulation von Rad51 erfahren.
Diese Arbeit bestätigt somit, dass die HPV-positiven Zelllinien über eine defekte HR verfügen, während sie bei den HPV-negativen Zelllinien intakt ist. Dies könnte die besseren Prognosen der HPV-positiven HNSCC erklären. Schaltet man Rad51, ein Schlüsselprotein der HR, in den HPV-negativen Zelllinien aus, beobachtet man unter Behandlung mit Cisplatin, BEZ235 und/oder Bestrahlung ein ähnliches zelluläres Überleben wie bei den HPV-positiven Zelllinien.
Es zeigte sich zudem, dass BEZ235 eine ausgeprägte strahlensensibilisierende Wirkung hat und in der Kombination mit einer Bestrahlung und Cisplatin das niedrigste zelluläre Überleben erreichte. Zukünftig ist zu untersuchen, ob diese in vitro gemachten Ergebnisse der Triple-Therapie auch in einer klinischen Studie zu fortgeschrittenen HNSCC reproduzierbar sind. Dies könnte dazu führen, dass die Nebenwirkungen durch Reduktion der Cisplatinkonzentration verringert sowie die Prognosen der HNSCC durch eine erhöhte Wirksamkeit der Radiochemotherapie verbessert werden.