Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe im Prostatakarzinom -Prognostische Bedeutung und Therapierelevanz-

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die prognostische Bedeutung und Therapierelevanz der Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe im Prostatakarzinom, einer der weltweit häufigsten malignen Neoplasien bei Männern, untersucht. Trotz eines anfänglichen therapeutischen Ansprechens kommt es häufig zu einem Therapieversagen und einer Rezidiventwicklung, was die Notwendigkeit effektiver und zielgerichteter Therapien unterstreicht. Obwohl die Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe aufgrund ihrer essenziellen Rolle für die Genomstabilität, Proliferation und das Überleben maligner Zellen bereits Gegenstand zahlreicher Studien sind, ist über ihre funktionelle Rolle und ihr therapeutisches Potenzial beim Prostatakarzinom bisher noch wenig bekannt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Inhibition der Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe durch den kovalenten CDK12/CDK13-Inhibitor THZ531 die Viabilität von Prostatakarzinomzellen vermindert, was entweder auf eine zelllinienabhängige Induktion eines Zellzyklusarrest in der G2/M-Phase oder auf den apoptotischen Zelltod zurückzuführen war. Diese antitumorigenen Effekte waren mit einer THZ531-vermittelten Reduktion der Expression essenzieller Genen der DNA Schadensantwort und DNA-Reparatur assoziiert, was die Akkumulation von DNA Schäden verursachte. Darüber hinaus führte die THZ531-Behandlung von Tumorxenografts im Chorioallantoismembran-Modell des Hühnereies zu einer Abnahme der Tumorviabilität, die mit einer erhöhten Apoptoserate einherging. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde untersucht, ob die antineoplastische Wirkung von THZ531 die Prostatakarzinomzellen gegenüber einer PARP-Inhibition mit Olaparib oder den Antiandrogenen Enzalutamid und Abirateron sensibilisieren kann. In Kombination mit Olaparib löste THZ531 synergistisch Apoptose in einer der untersuchten Zelllinien aus. Die kombinierte Behandlung aus THZ531 und den Antiandrogenen führte speziell bei androgensensitiven Prostatakarzinomzelllinien zu einer Verstärkung der antitumoralen Auswirkungen. Zudem konnten die anti-proliferativen und pro-apoptotischen Effekte dieser Kombinationstherapie auch ex vivo im frischen humanen Prostatakarzinomgewebe verifiziert werden. Im Hinblick auf die prognostische Bedeutung konnte in einem Tissue Microarray mit Gewebeproben von Prostatakarzinompatienten gezeigt werden, dass die Cyclin K-, nicht aber die CDK12-Expression mit einem aggressiveren Prostatakarzinom-Typ korrelierte. Zusammenfassend verdeutlichen die gewonnenen Erkenntnisse dieser Arbeit die klinische Relevanz der Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe als vielversprechende therapeutische Zielstrukturen, insbesondere in Kombination mit einer Antiandrogen-Therapie, sowie die Bedeutung von Cyclin K als prognostischer Biomarker bei Patienten mit einem Prostatakarzinom.

The aim of this study was to investigate the prognostic significance and therapeutic relevance of the Cyclin K-CDK12/CDK13 complexes in prostate cancer, one of the most common diagnosed cancer types in men worldwide. Despite an initial therapeutic response, treatment failure and recurrences often occur, emphasizing the urgent need for effective targeted therapies. While the Cyclin K-CDK12/CDK13 complexes are well-known for their essential role in maintaining genome stability, cell proliferation, and tumor cell survival, their specific function and therapeutic potential in prostate cancer are not yet fully understood. In this study, the inhibition of the Cyclin K-CDK12/CDK13 complexes by the covalent CDK12/CDK13 inhibitor THZ531 decreased the viability of prostate cancer cells either through induction of cell cycle arrest in the G2/M phase or apoptotic cell death in a cell line-dependent manner. These anti tumorigenic effects were associated with THZ531-mediated downregulation of the expression of DNA damage response and DNA repair genes, resulting in the accumulation of DNA damage. In addition, THZ531 treatment in tumor xenografts of the chorioallantoic membrane model of the chicken egg led to reduced tumor viability, accompanied by an increased rate of apoptosis. Based on these findings, investigations were conducted to determine whether the anti-neoplastic potential of THZ531 could sensitize prostate cancer cells to PARP inhibition with olaparib or the anti-androgens enzalutamide and abiraterone. The combined treatment with olaparib and THZ531 synergistically induced apoptosis in one of the cell lines used in this study. The combination of THZ531 and anti-androgens led to an increase in the anti-tumoral effects, particularly in androgen-sensitive prostate cancer cells. Furthermore, the anti-proliferative and pro-apoptotic effects of this combination therapy were also confirmed ex vivo in vital human prostate cancer tissue. Regarding the prognostic significance, the analysis of a tissue microarray comprising tissue samples from prostate cancer patients showed that Cyclin K, but not CDK12 expression, correlated with a more aggressive type of prostate cancer. In sum, the findings of this study demonstrate the clinical relevance of the Cyclin K-CDK12/CDK13 complexes as promising therapeutic targets, especially in combination with an anti-androgen therapy, as well as the importance of Cyclin K as a prognostic biomarker for patients with prostate cancer.