Wirkungsweise von Artesunat in Kombination mit Temozolomid und Bestrahlung in Glioblastomzellen
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Die häufigste und aggressivste Form von Hirntumoren bei erwachsenen Menschen sind die Glioblastome (Stufe WHO-IV), bei denen die Rate der Neuerkrankungen weiter zunimmt. Die Tumortherapie bestehend aus Resektion, Bestrahlung und Chemotherapie führt zu einer mittleren Überlebenszeit von etwa 15 Monaten nach Diagnose. Die geringe Wirkung der Chemo- und Radiotherapie ist zum größten Teil auf die Entwicklung von Resistenzmechanismen zurückzuführen. Deswegen ist eine Steigerung der Effektivität der Chemo- und Radiotherapie dringend erforderlich.
Artesunat, ein Anti-Malaria-Wirkstoff, der in vitro die Zellteilung bei Krebszellen hemmt, wurde in der hier vorliegenden Arbeit mit Temozolomid und Bestrahlung kombiniert und analysiert. Ein Grundstein der Arbeit bildete die Fragestellung, ob diese Kombination eine positive Wirkung auf die Effektivität der Tumortherapie hat und falls ja, welche Mechanismen dem zugrunde liegen. Ferner sollte untersucht werden, ob ein in vitro etabliertes Behandlungsschema mit Erfolg auf in vivo Modelle übertragbar ist.
Eines der wichtigsten und am häufigsten für Glioblastome verwendeten Chemotherapeutika ist das Temozolomid, das – ebenso wie Bestrahlung – DNA-Schäden induziert. Diese führen bei den Glioblastomzellen zu einem Zellzyklusarrest, Induktion des Zelltods, aber auch zur Induktion von Überlebensmechanismen wie der Autophagie und der Seneszenz. In dieser Studie wurden sowohl Temozolomid als auch die Bestrahlung mit Artesunat in einem neuen Behandlungsansatz kombiniert. Zur Etablierung des in vitro Behandlungsschemas wurden Zelltodanalysen an drei Glioblastomzelllinien für verschiedene applizierte Dosen Artesunat und unterschiedliche Behandlungsdauer sowie verschiedene Therapieabfolgen in Einzel- und Kombinationsbehandlung durchgeführt. Die Kombination mit Artesunat führte zu einer deutlichen Steigerung der Effektivität im Vergleich zu den Einzelbehandlungen. Nach Etablierung der sequentiellen Kombinationsbehandlung stellte sich die Frage nach den zugrunde liegenden Mechanismen. Eine der ersten Hypothesen, basierend auf bereits publizierten Ergebnissen, zielte auf die genotoxische Wirkung aller drei Noxen: Da sowohl Temozolomid, Bestrahlung als auch Artesunat DNA-Schäden induzieren, lag die Vermutung nahe, dass eine Akkumulation von DNA-Schäden zur gesteigerten Toxizität führt. Diese Hypothese konnte durch die Analyse von Proteinen der DNA-Schadensantwort nicht bestätigt werden.
Weitere Analysen kombiniert mit Erkenntnissen aus der Literatur führten zu der Hypothese, dass die gesteigerte Toxizität der Kombination auf der Inhibition von Überlebensmechanismen wie Autophagie und Seneszenz basiert, die durch Temozolomid induziert werden und für die Entstehung von Resistenzen verantwortlich sein könnten. Die Untersuchungen bestätigten letztendlich, dass Artesunat auf die durch Temozolomid induzierte Autophagie einwirkt und die die durch Temozolomid induzierte Seneszenz inhibiert. Die Inhibition der Seneszenz führte in dieser Studie zur Erhöhung der Toxizität und somit zur Steigerung der Effektivität der Chemotherapie.
Das in vitro etablierte Behandlungsschema wurde erfolgreich auf ein subkutanes und folgend auf ein intrakranielles Tumormodel in der Maus übertragen. Die Steigerung der Effektivität der Kombinationsbehandlung konnte in den beiden Mausmodellen bestätigt werden. Es zeigte sich besonders im intrakraniellen Modell eine 40% längere Lebensdauer der Mäuse mit kombinierter Behandlung von Artesunat und Temozolomid verglichen mit der alleinigen Behandlung mit Temozolomid.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die effiziente Verstärkung der Chemotherapie durch Artesunat an der Inhibition der durch die Behandlung induzierten Überlebensmechanismen der Zellen liegt. Die verbesserten Therapieergebnisse der sequentiellen Behandlung mit Temozolomid und Artesunat bieten somit eine vielversprechende Strategie für zukünftige Krebstherapien, die in klinischen Studien untersucht werden sollte.