Zahlreiche Studien schreiben Histondeacetylase-Inhibitoren einen Anti-Tumor-Effekt auf verschiedene hämatologische und solide Tumoren durch Apoptoseinduktion, vermehrte Zelldifferenzierung und verminderte Zellproliferation zu. Als Mechanismus wird eine Einflussnahme auf die Genexpression durch Modulation von Histondeacetylasen und deren Auswirkung auf den Acetylierungsstatus von Histonen und Nicht-Histon-Proteinen angenommen. Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen des Histondeacetylase-Inhibitors LBH589 auf Proliferation und Differenzierung von Kolonkarzinomzellen und dessen Metastasenzellen in Zellkulturexperimenten zu untersuchen. Die Untersuchungen wurden an Zellen der Zellkulturlinien SW480 (kolorektales Karzinom) und SW620 (Metastase des kolorektalen Karzinoms) durchgeführt. Für die Zellproliferation wurden die Zellen nach entsprechender Vorbehandlung in einer Neubauer-Zellzählkammer ausgezählt. Zur Feststellung des Verlaufs der Zelldifferenzierung diente die Bestimmung der Intestinalen Alkalischen Phosphatase als Marker. Unter LBH589-Inkubation kam es zu einer Hemmung der Zellproliferation sowohl bei SW480-Zellen als auch bei SW620-Zellen. Allerdings ergab sich kein signifikanter Unterschied bei der Auswertung der Kontrolllösungen mit jeweils äquimolaren Mengen DMSO. Daher konnte dem HDAC-Inhibitor LBH589 im Rahmen dieser Arbeit kein sicherer Effekt auf die Inhibition der Zellproliferation zugeschrieben werden. LBH589 hatte keinen nachweisbaren relevanten Einfluss auf die Differenzierung von Zellen der beiden Zelllinien. Allenfalls konnte ein leicht hemmender Einfluss auf die Zelldifferenzierung gezeigt werden, der jedoch nicht signifikant ausfiel. Weitere Untersuchungen sind anzustreben, um den Verlauf der Zellproliferation und weiterer Differenzierungsmarker unter dem Einfluss von LBH589 sowie äquimolaren Mengen DMSO detaillierter zu charakterisieren. Zukünftige Arbeiten zu Histondeacetylase-Inhibitoren und deren Effekt auf Zellen des kolorektalen Karzinoms, sowie Histondeacetylase-Inhibitoren in der Kombinationstherapie von kolorektalen Tumoren sind sicher sinnvoll. / A lot of studies have shown an anti-tumor-effect of histone deacetylase inhibitors on various hematological and solid tumors by induction of apoptosis, induction of differentiation an inhibition of proliferation. These effects are supposed to be caused by influencing gene expression through modulation of histone deacetylases and the acetylating status of histones and non-histone-proteins. In this study the influence of the histone deacetylase inhibitor LBH589 on proliferation and differentiation in colon cancer cells and its metastasis was analysed. The studies were done with cells from cell culture lines SW480 (colorectal carcinoma) and SW620 (metatasis of the colorectal carcinoma). For proliferation the cells were counted in a Neubauer-chamber and for differentiation the intestinal alkaline phosphatase was determined. Under the influence of LBH589 an inhibition of proliferation was shown in both cell lines. But there was no significant difference to the results shown by the control substance of equimolar amounts of DMSO. So there could no certain effect be related to LBH589 on cell inhibition. LBH589 has shown no influence on differentiation in both cell lines, at the most there was a light non-significant inhibition on differentiation. Further studies are needed to characterize the influence of LBH589 and equimolar amounts of DMSO on proliferation and other markers of differentiation.

Ulm, Univ., Diss., 2007.

Most antioxidants reported so far only achieved limited success in AD clinical trials. Growing evidences suggest that merely targeting oxidative stress will not be sufficient to fight AD. While multi-target directed ligands could synergistically modulate different steps in the neurodegenerative process, offering a promising potential for treatment of this complex disease. Fifteen target compounds have been designed by merging melatonin and ferulic acid into the cap group of a tertiary amide HDAC6 inhibitor. Compound 10b was screened as the best hybrid molecule exhibit potent HDAC6 inhibition and potent antioxidant capacity. Compound 10b also alleviated LPS-induced microglia inflammation and led to a switch from neurotoxic M1 to the neuroprotective M2 microglial phenotype. Moreover, compound 10b show pronounced attenuation of spatial working memory and long-term memory damage in an in vivo AD mouse model. Compound 10b can be a potentially effective drug candidate for treatment of AD and its druggability worth to be further studied. We have designed ten novel neuroprotectants by hybridizing with several common antioxidants, including ferulic acid, melatonin, lipoic acid, and trolox. The trolox hybrid compound exhibited the most potent neuroprotective effects in multiple neuroprotection assays. Besides, we identified the synergistic effects between trolox and vitamin K derivative, and our trolox hybrid compound showed comparable neuroprotection with the mixture of trolox and vitamin K derivative. We have designed and synthesized 24 quinone derivatives based on five kinds of different quinones including ubiquinone, 2,3,5-trimethyl-1,4-benzoquinone, memoquin, thymoquinone, and anthraquinone. Trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives showed more potent neuroprotection than other quinones in oxytosis assay. Therefore, trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives can be used as lead compounds for further mechanism study and drug discovery for treatment of neurodegenerative disease. We designed a series of photoswitchable HDAC inhibitors, which could be effective molecular tools due to the high spatial and temporal resolution. In total 23 target compounds were synthesized and photophysicochemically characterized. Azoquinoline-based compounds possess more thermally stable cis-isomers in buffer solution, which were further tested in enzyme-based HDAC inhibition assay. However, none of those tested compounds show significant differences in activities between trans-isomers and corresponding cis-isomers. / Die meisten bisher berichteten Antioxidantien erzielten in klinischen-Studien zur Alzheimer-Krankheit nur einen begrenzten Erfolg. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass die bloße Bekämpfung von oxidativem Stress nicht ausreicht, um die Alzheimer-Krankheit zu bekämpfen. Während Multipotente Liganden verschiedene Schritte im neurodegenerativen Prozess synergistisch modulieren könnten und ein vielversprechendes Potenzial für die Behandlung dieser komplexen Krankheit bieten. Im ersten Projekt dieser Dissertation wurden 15 Zielverbindungen entworfen, indem Melatonin und Ferulasäure in die Deckel-Gruppe eines tertiären Amid-HDAC6-Inhibitors fusioniert wurden. Verbindung 10b wurde als bestes Hybridmolekül gescreent, das eine potente HDAC6-Hemmung und eine starke antioxidative Kapazität aufweist. Hierbei linderte Verbindung 10b die LPS-induzierte Mikroglia-Entzündung und führte zu einem Wechsel vom neurotoxischen M1- zum neuroprotektiven M2-Mikroglia-Phänotyp. Darüber hinaus zeigt Verbindung 10b eine ausgeprägte Abschwächung des räumlichen Arbeitsgedächtnisses und eine Schädigung des Langzeitgedächtnisses in einem in vivo Alzheimer-Krankheit-Mausmodell. Verbindung 10b kann ein potenzieller Wirkstoffkandidat zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit sein, und eignet sich für weiterführende Studien. Basierend auf den starken neuroprotektiven Wirkungen von Vitamin-K-Derivaten gegen den Oxytoseweg, haben wir zehn neue Verbindungen entwickelt, indem wir Vitamin K mit mehreren Antioxidantien, darunter Ferulasäure, Melatonin, Liponsäure und Trolox, hybridisieten. Die Trolox-Hybridverbindung zeigte die stärksten neuroprotektiven Wirkungen in mehreren Neuroprotektionsassays. Außerdem haben wir die synergistischen Effekte zwischen Trolox und dem Vitamin-K-Derivat identifiziert, und unsere Trolox-Hybridverbindung zeigte eine vergleichbare Neuroprotektion mit der Mischung aus Trolox und Vitamin-K-Derivat. Ermutigt durch die starke antioxidative Kapazität und der neuroprotektiven Wirkung von Vitamin-K-Hybriden, haben wir die Struktur-Aktivitäts-Beziehung von Chinon-Derivaten mit der antioxidativen Kapazität und der neuroprotektiven Wirkungen untersucht, um Leitlinien für das weitere Design neuer neuroprotektive Verbindungen bereitzustellen. Wir haben 24 Chinon-Derivate entwickelt und synthetisiert, die auf fünf verschiedenen Chinonen basieren, darunter Ubichinon, 2,3,5-Trimethyl-1,4-Benzochinon, Memoquin, Thymochinon und Anthrachinon. Darüber hinaus zeigten Trimethylbenzochinon- und Thymochinon-Derivate im Oxytose-Assay eine stärkere Neuroprotektion als andere Chinone. Daher können Trimethylbenzochinon- und Thymochinon-Derivate als Leitverbindungen für die weitere Untersuchung des Mechanismus und die Wirkstoffforschung zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen verwendet werden. Wir haben hier eine Reihe von photoschaltbaren HDAC-Inhibitoren entwickelt, die aufgrund der hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung effektive molekulare Werkzeuge sein könnten. Insgesamt wurden 23 Zielverbindungen synthetisiert und photophysikochemisch charakterisiert. Die Verbindungen auf Azochinolinbasis besitzen thermisch stabilere cis-Isomere in Pufferlösung, die in einem enzymbasierten HDAC-Inhibitionsassay weiter getestet wurden. Keine dieser getesteten Verbindungen zeigt jedoch signifikante Unterschiede in der Aktivität zwischen trans-Isomeren und den entsprechenden cis-Isomeren.

Die Spinale Muskelatrophie (SMA) ist mit einer Inzidenz von 1:6000 die zweithäufigste autosomal-rezessive Erbkrankheit im frühen Kindesalter. Die durch den Verlust des SMN- (survival of motoneuron) Gens reduzierte SMN Protein Expression führt zu einer Degeneration der spinalen Motoneurone mit proximal betonter Muskelschwäche. Deshalb zielen erste Therapieversuche darauf ab, diese zu erhöhen. Es war gezeigt worden, dass durch den Einsatz von Histon Deacetylase Inhibitoren (HDAC) in neuronalen Kontroll Zellen und in nicht neuronalen Zellen von SMA Patienten die SMN Protein Expression signifikant gesteigert werden konnte. In der vorgelegten Arbeit wurde untersucht, ob die HDAC Inhibitoren Valproat, SAHA und FK228 Einfluss auf die SMN Protein Expression in kortikalen neuronalen Vorläuferzellen (NSC), auf primär embryonale Fibroblasten (PMEF) und auf die morphologischen Veränderungen in primär kultivierten embryonalen Motoneuronen eines Mausmodells der SMA haben. Es konnte eine signifikante Steigerung der SMN Protein Expression durch den Einsatz von Valproat und FK228 in kortikalen neuronalen Vorläuferzellen nachgewiesen werden. Es ergab sich jedoch kein Einfluss auf die SMN Protein Expression in primär embryonalen Fibroblasten. Bei NSCs und primär kultivierten embryonalen Motoneuronen wirkten die HDAC Inhibitoren Valproat und FK228 konzentrationsabhängig toxisch auf das Überleben, die Länge der Axone und die Größe der Wachstumskegel. Es konnte kein positiver Einfluss auf die morphologischen Veränderungen des Mausmodells gesehen werden. Zusammenfassend zeigte sich in der vorgelegten Arbeit ein positiver Effekt auf die SMN Protein Expression durch den Einsatz von HDAC Inhibitoren, der jedoch mit einem toxischen Effekt auf die behandelten neuronalen Zellen einherging. / Spinal muscular atrophy (SMA) has an incidence of 1:6000 and is the second most common autosomal recessive hereditary disease in early childhood. The disease is characterized by the degeneration of spinal motor neurons with weakness of the proximal limb. This is caused by the deficiency of the SMN (survival of motor neuron) protein. Therefore therapeutical strategies aim to increase the SMN protein level. It has been shown that histone deacetylase inhibitors could increase SMN protein level in neuronal control cells and non-neuronal cells of SMA patients. The aim of the presented study was to investigate whether the HDAC inhibitors valproic acid, SAHA and FK228 had an effect on the SMN protein level in cortical neural progenitor cells or primary embryonic fibroblasts of a SMA mice model. The second question was if morphological pathologies in primary cultured embryonic motor neurons of this SMA mouse model could be altered. There was a significant increase in SMN protein level by the use of valproic acid and FK228 in cortical neuronal precursor cells. However, there was no effect on the SMN protein level in primary embryonic fibroblasts. In cortical neuronal precursor cells and primary cultured embryonic motor neurons, the HDAC inhibitors valproic acid and FK228 displayed and concentration-dependent toxic effect on the survival, axonal length and the size of the growth cone. No obvious influence on the morphological changes in the mice model could be seen. In conclusion a positive effect on the SMN protein level by the use of HDAC inhibitors could be detected, but with a toxic effect on neuronal cells at the same time.

Leipzig, Universiẗat, Diss., 2007.

Multiple myeloma and its aggressive variant, plasma cell leukemia, are still considered to be incurable diseases despite the progressive treatment approaches comprising novel drugs. This can be attributed to the presence of the bone marrow microenvironment which plays an important role in drug resistance of myeloma cells. Hematopoietic cell lines derived from hematologic malignancies are suitable models for the study of etiopathogenesis of these malignant diseases and for testing new potential drugs. Establishment of these cell lines is still considered to be coincidental and rare event. The first part of the thesis is focused on establishment and characterization of the cell line UHKT-944 derived from a patient with primary plasma cell leukemia, and on completion of characterization of the cell line UHKT-893 derived from a patient with multiple myeloma. Additional analysis of UHKT-893 cell line were performed including sequence analysis of IgVH gene rearrangements and cytogenetic analysis which contributed to more detailed characterization of this cell line. During cultivation of UHKT-944 cells, we monitored the cell growth and confirmed dependence on interleukin-6 (IL-6). Immunophenotype analysis revealed the presence of surface markers characteristic of malignant plasma cells. UHKT-944 cells...