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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-53587
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2011/5358/


Induktion von DNA Doppelstrangbrüchen durch 90Y-DTPA-Cetuximab in humanen Plattenepithelkarzinomzelllinien des Kopf- / Halsbereiches zur Etablierung von EGFR gerichteten Radioimmuntherapien zur Tumorinaktivierung

Induction od DNA double strand breaks by 90-Y-DTPA-Cetuximab in human squamous cell carcinomas of head and neck to establish tumour inactivation via EGFR directed radio immunotherapies

Saker, Jarob

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Freie Schlagwörter (Deutsch): EGFR, Radioimmuntherapie , Cetuximab , Plattenepithelkarzinom , Kopf-/Halstumore
Freie Schlagwörter (Englisch): EGFR , radio immunotherapies , cetuximab , HNSCC
Basisklassifikation: 42.13
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Dikomey, Ekkehard (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.09.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 12.10.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Die Radioimmuntherapie ist ein neuer Ansatz zur gezielten Behandlung von
Tumorzellen und Metastasen bei gleichzeitiger Schonung des Normalgewebes. Sie
ermöglicht durch an Antikörper gekoppelte, radioaktive Isotope die Anreicherung von
Radioaktivität an spezifischen Oberflächenproteinen.
Aufgrund seiner Überexpression in einer Vielzahl von Tumoren ist der epidermale
Wachstumsfaktor Rezeptor (EGFR) eine geeignete Zielstruktur für solche Strategien.
Um das Potenzial einer EGFR gerichteten Radioimmuntherapie unter der
Verwendung des Antikörpers 90Yttrium-DTPA-Cetuximab zu untersuchen, wurden
Plattenepithelkarzinomzelllinien des Hopf- / Halsbereiches hinsichtlich ihrer EGFR
Expression charakterisiert und mit 90Y-DTPA-Cetuximab behandelt.
Bei der Charakterisierung der zellulären EGFR Expression konnte sowohl auf
Ebene der Gesamtproteinexpression als auch bei der intrazellulären Verteilung des
Rezeptors (Membran / Cytoplasma / Kern) eine starke Heterogenität zwischen den
untersuchten Zelllinien beobachtet werden. Weiterführende Untersuchungen zeigten,
dass ausschließlich die EGFR Oberflächenexpression der Zellen die
Cetuximabbindekapazität und damit die durch 90Y-DTPA-Cetuximab applizierte Dosis
bestimmt. So konnten in stark EGFR überexprimierenden Zellen Dosen von
135 mGy / h realisiert werden. Zellen mit geringer EGFR Expression erhielten
hingegen deutlich geringere Dosen von nur 6,6 mGy / h.
In allen mit 90Y-DTPA-Cetuximab behandelten Zellen konnten DNADoppelstrangbrüche
(DSB) induziert werden. Die Anzahl der induzierten Brüche hing
dabei von zwei Faktoren ab: 1. der Inkubationszeit und damit der Dosisakkumulation
und 2. der EGFR Oberflächenexpression und damit der Cetuximabbindekapazität.
Der Zusammenhang zwischen Inkubationszeit und der Anzahl durch
90Y-DTPA-Cetuximab erzeugten DNA-DSB ist hoch signifikant (r² = 0,968; p = 0,016).
Die Zahl der induzierten Brüche nahm dabei bis zur längsten untersuchten
Inkubationszeit von 3 h linear mit der Zeit zu.
Für die Zahl der DSB zu verschiedenen Zeiten nach Beginn der Exposition mit
90Y-DTPA-Cetuximab, zeigt sich jeweils eine strenge lineare Abhängigkeit von der
zellulären EGFR Expression. Dies gilt sowohl für kurze Inkubationszeiten von 3 h
(r² = 0,820, p = 0,013), als auch für eine Exposition von 24 h (r² = 0,863; p = 0,007)
oder 48 h (r² = 0,905; p = 0,003). Da während der Exposition auchDNA-Reparaturprozesse ablaufen können, bedeutet dies, dass unabhängig von der
EGFR-Expression in allen Zellen auch eine effektive Reparatur stattfindet. In Zellen
mit geringer EGFR-Expression werden aber die wenigen erzeugten DSB nahezu
vollständig repariert. In Zellen mit starker EGFR Expression verbleiben aufgrund der
großen Anzahl an erzeugten Schäden auch nach längerer Inkubation noch DSB.
Die Behandlung der Zellinien mit 90Y-DTPA-Cetuximab führte darüber hinaus zu
einer Zellinaktivierung. Deren Ausmaß hing ebenfalls von der zellulären EGFR
Expression ab (r² = 0,927; p = 0,002). Zellen mit starker EGFR
Oberflächenexpression zeigten dabei eine deutliche Reduktion der
Zellüberlebensrate von bis zu 90 %, während für Zellen mit geringer EGFR
Expression die Überlebensrate nur wenig oder sogar gar nicht beeinträchtigt wurde.
Ein Vergleich mit der Anzahl verbleibender DNA-DSB zeigt, dass dieser Parameter
im wesentlichen das Überleben der Zellen nach einer Behandlung mit
90Y-DTPA-Cetuximab bestimmt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit demonstrieren, dass eine Strahlentherapie mit
90Y-DTPA-Cetuximab, allein oder in Kombination mit externer Bestrahlung, aus zwei
Gründen das Potenzial aufweist die Tumorkontrolle zu verbessern und gleichzeitig
die durch die Therapie verursachten Normalgewebsschäden zu verringern: Erstens
zeigen die Experimente, dass in Zellen mit niedriger EGFR Expression nur wenige
DNA-DSB induziert werden und damit diese Zellen nicht inaktiviert werden. Zweitens
können in Zellen mit starker EGFR Expression klinisch relevante Dosen von bis zu
10 Gy appliziert und dadurch eine signifikante Anzahl von Schäden akkumuliert
werden. Diese könnten in einer klinischen Anwendung eine Reduktion der extern
applizierten Dosis bzw. eine Behandlung von EGFR überexprimierenden Metastasen
ermöglichen.
Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die hier vorgestellte Arbeit nicht nur ein
Beleg dafür ist, dass sich durch 90Y-DTPA-Cetuximab DNA-DSB induzieren lassen
und diese eine entsprechende Zellinaktivierung zur Folge haben. Sie zeigt auch,
dass radioimmunologische Therapieansätze das Potenzial haben den Therapieerfolg
von soliden Tumoren und Metastasen zu steigern.

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