Der Effekt des Smoothened-Inhibitors PF-04449913 auf den kanonischen Hedgehog-Signalweg in Endothelzellen und seine Bedeutung in der Antiangiogenese

Abstract

Der Hedgehog-Signalweg koordiniert die Proliferation, Differenzierung und Expansion von Stamm- und Vorläuferzellen während der embryonalen Entwicklung der Organe sowie des hämatopoetischen und vaskulären Systems. Postnatal stark herunterreguliert steuert er weiterhin die Aufrechterhaltung, Regeneration und Heilung von Geweben. Auf pathophysiologischer Ebene reguliert der Hh- Signalweg somit die Expression von Downstream-Genen für Zellschicksal, -überleben und -wachstum und fördert in konstitutiv aktiviertem Zustand die Tumorentstehung und anschließende maligne Progression. Aktivierende Mutationen des Hh-Signalwegs konnten bereits in Tumorzellen sowie dem Tumor umgebendem Stroma nachgewiesen werden, sodass in der vorliegenden Arbeit die Rolle der Rezeptoren Smoothened und Patched bei primären Endothelzellen untersucht wurde. Weder in Proliferations-Assays über drei Tage noch in Langzeit-Analysen von bis zu vier Wochen konnten einheitliche Unterschiede durch die Behandlung der HUVECs und OECs mit dem spezifischen Smoothened-Inhibitor PF-04449913 bzw. dem Sonic Hedgehog- Liganden 1314-SH/CF festgestellt werden. Darüber hinaus hatte die Stimulation der Endothelzellen mit den genannten Substanzen keine eindeutige Auswirkung auf die Expression der Downstream-Mediatoren Gli1-3. Da der Hh-Signalweg eine wichtige Rolle in der Stammzellbiologie übernimmt, wurden zudem einige Stammzell-relevanten Gene wie LKB1, KLF4, Nanog, POU5F1, PRDM14 und Sox2 analysiert. Hierbei waren jedoch ebenfalls keine Unterschiede bezüglich ihrer mRNA-Expression zu verzeichnen. Diese Ergebnisse stehen in Kontrast zu präklinischen in vitro und in vivo Untersuchungen und aktuellen klinischen Phase-I- und -II-Studien des kleinmolekularen Hh-Signalweg- Antagonisten mit soliden und hämatologischen Tumoren. Hier zeigte PF-04449913 ein sicheres und gut tolerierbares Wirkprofil und wies frühe Zeichen klinischer Wirksamkeit in Patienten mit AML, CML, Myelofibrose und Myelodysplastischem Syndrom auf. In diesem Sinne besteht weiter Forschungsbedarf, um die in der Literatur beschriebenen Unstimmigkeiten bezüglich der direkten angiogenen Wirkung der drei Hh-Liganden endgültig zu klären. Dafür sollte auch der Effekt des natürlichen Hh-Signalweg-Antagonisten HHIP, welcher in reifen Endothelzellen exprimiert wird, näher analysiert und probeweise ausgeschaltet werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass obgleich eine alleinige Smo-Inhibierung keine Therapieoption für solide oder hämatologische Neoplasien darstellt, dieser antiangiogene Ansatz jedoch eine vielversprechende Ergänzung zur konventionellen Radio-/Chemotherapie sowie der bisher zugelassenen Anti-VEGF(R)-Therapie bietet. Auf diese Weise könnte Resistenzbildungen gegenüber diesen herkömmlichen Therapeutika entgegengewirkt und zudem additive und synergistische Antitumoreffekte erzielt werden, da eine Normalisierung des Tumorgefäßsystems nachweislich die Prognose verbessert. Des Weiteren zeigt sich der Hh-Signalweg und konkret das Protoonkogen Smoothened als möglicher therapeutischer Angriffspunkt, um gemäß der Tumorstammzell-Hypothese die dysregulierte Aktivität dieser strahlen- und chemoresistenten malignen Ursprungszellen zu kontrollieren, welches einen essentiellen Schritt zur Verhinderung eines Tumorrezidivs ausmacht.