Das derzeit einzige für die Therapie des Kopf-Hals-Karzinoms zugelassene spezifische Therapeutikum ist der monoklonale Antikörper Cetuximab, welcher eine gezielte Blockade des epidermal growth factor receptors (EGFR) bewirkt. Tyrosinkinaseinhibitoren (TKIs) wie Erlotinib oder Gefitinib, welche ebenfalls am EGFR angreifen, konnten in klinischen Studien bisher nicht den hohen Erwartungen standhalten, wenngleich diese bei anderen Tumoren erfolgreich eingesetzt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Wirksamkeit der Medikamente in Mono- und Kombinationstherapie im Rahmen von in-vitro-Experimenten zu untersuchen. Weiterhin soll die Phosphoryierung des EGFR vor und nach der Inkubation mit den o.g. Medikamenten mittels Western Blot erfasst werden, um hieraus ggf. Rückschlüsse auf Gründe für ein Ausbleiben der Wirkung zu erhalten. In der vorliegenden Arbeit wurden Versuche an sechs Karzinomzelllinien (A431, PCI-1, PCI-13, PCI-9, PCI-68, PCI-52) durchgeführt. Hierbei wurden Erlotinib, Gefitinib und Cetuximab sowohl in Einzel-, als auch in Kombinationstherapie angewandt. Die Auswertung erfolgte mittels Kristallviolett-Assay. Zudem wurde mittels Western Blot-Verfahren die Aktivierung des EGFR, mit und ohne Medikamentenzusatz nach vorheriger Stimulierung mit EGF, anhand der Phosphorylierung am Tyrosinrest 1173 untersucht werden. Die Einzeltherapie mit Cetuximab führte nur bei den Zelllinien PCI-1 und PCI-13 zu statistisch signifikanter Hemmung des Zellwachstums, welches jedoch nicht dosisabhängig war. Erlotinib und Gefitinib zeigten keine signifikanten Unterschiede in ihrer Wirksamkeit und führten zu einer Reduzierung des Zellwachstums. In den beiden Kombinationsversuchen konnte keine Wirkungsverstärkung bei gemeinsamer Gabe von TKIs und Cetuximab festgestellt werden. Ein Vergleich klinisch relevanter Dosen von 100 mg/ml Cetuximab mit 0,5 μM, 1,6 μM und 5,5 μM Erlotinib oder Gefitinib ergab in der niedrigsten Konzentration bei drei und in den beiden höheren Konzentration sogar bei vier Zelllinien signifikant bessere 76 Ergebnisse für die TKIs. Die in der Western Blot-Analyse durchgeführten Phosphorylierungsnachweise zeigen die wirksame Blockade des Rezeptors durch Inhibierung der Autophosphorylierung an Tyr1173 durch alle drei Medikamente. Die bessere Wirksamkeit der TKIs im Vergleich zu Cetuximab im Zellkulturversuch ist gegensätzlich zu Beobachtungen in klinischen Studien. Dies lässt unter anderem den Rückschluss zu, dass die in vivo-Wirkmechanismen von Cetuximab in der zwei-dimensionalen Zellkultur nur insuffzient abgebildet werden. Weiterhin scheint die Blockade des EGFR durch einen monoklonalen Antikörpers in Kombination mit einem Tyrosinkinaseinhibitor – zumindest auf Grundlage des hier verwendeten in-vitro-Modells – keinen zusätzlichen Effekt zu zeigen. / Currently the only approved targeted therapeutic agent for the treatment of head and neck cancer is cetuximab, which blocks the epidermal growth factor receptor (EGFR). Even tough effective in other tumors, results of clinical studies investigating the tyrosine kinase inhibitors erlotinib and gefitinib, which also target EGFR, were disappointing. The aim of this study was to evaluate effectiveness of these drugs in an in-vitro cell culture model. Furthermore, western blot was used to demonstrate suppression of phosphorylation of EGFR by these drugs to proof their mechanism of action. In the present study responsiveness to cetuximab, erlotinib and gefitinib in 6 carcinoma cell lines was investigated. Treatments with a single substance as well as different combinations have been tested and analyzed by crystal violet assays. Incubation with cetuximab showed statistically significant suppression of cell growth only in the cell lines PCI-1 and PCI-13 without correlation to dosage. Moreover, we did not find any significant differences between erlotinib and gefitinib. The comparison between clinically relevant doses of 100 mg/dl cetuximab with 0,5 µM, 1,6 μM and 5,5 μM erlotinib or gefitinib demonstrated better responsiveness to the two tyrosine kinase inhibitors in 3 cell lines using the lowest concentration and even in 4 cell lines when compared with the two higher concentrations. The cell line PCI-52 is generally considered resistant to all 3 of the applied drugs. This stands in contrast to the cell line PCI-1, which showed the highest responsiveness. Using Western blot analysis to detect the auto-phosphorylation of Tyr1173-domain of EGFR, we confirmed that all substances used act according to the publicized mechanism. Better responsiveness to the two tyrosine kinase inhibitors in comparison to cetuximab is contrary to the results of clinical studies. This leads to the conclusion that the cell culture in-vitro model is insufficient in demonstrating in-vivo mechanisms of cetuximab. Furthermore, the combination of tyrosine kinase inhibitors and cetuximab does not lead to an enhanced effectiveness in the model used.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Untersuchungen zur Methionin-Restriktion für die HNSCC-Zelllinien FaDu, Detroit, SCC9, SCC25 sowie die Kontrollzelllinien HeLa und HaCaT durchgeführt. Ziel war es, grundlegende Erkenntnisse im Hinblick auf die Methionin-Restriktion für weitere Forschungsprojekte zu erlangen. Die Methionin- Restriktion wird in der Forschung als eine mögliche moderne Strategie in der Tumortherapie diskutiert. In dieser Arbeit wurden folgende Aspekte betrachtet: Die Auswirkungen der Methionin-Restriktion auf die Zellproliferation wurden untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass durch Methionin-Restriktion über einen gewissen Zeitraum die Zellproliferation gehemmt werden kann. Es wurden für die jeweilige Zelllinie Standardbedingungen definiert. In einem weiteren Schritt wurde die Auswirkung der Methionin-Restriktion auf die Autophagie der Zellen betrachtet. Im Hinblick auf die Autophagie konnten keine klaren Tendenzen für die Zellen herausgearbeitet werden, sodass hierzu weiterführende Arbeiten notwendig sind. In weiteren Untersuchungen wurde der Einfluss der Methionin-Restriktion auf den Insulin- like-Growth-Factor-1 (IGF-1) und Insulin-like-Growth-Factor-Binding-Protein-1 (IGFBP1) untersucht. IGF-1 ist maßgeblich an der Steuerung des Zellwachstums beteiligt. Diesbezüglich werden für die einzelnen Zelllinien unterschiedliche Auswirkungen erkennbar. Zytokine wie Interleukin-8 vermitteln Zellproliferation, Wachstum und ein entzündliches Milieu für die Zelle. Diese Faktoren gelten als Tumor- fördernd. Unter Methionin-Restriktion wurde tendenziell mehr Interleukin-8 gebildet. In einem weiteren Ansatz wurde die Wirksamkeit des Zytostatikums Cisplatin untersucht. Die Wirksamkeit von Cisplatin wird durch die Methionin-Restriktion nicht signifikant gefördert. Allerdings wird der zytostatische Effekt durch die Methionin-Restriktion auch nicht abgeschwächt. Weiterhin ist die Analyse des Methionin-Analogons Ethionin erfolgt. Teilweise hat Ethionin einen hemmenden Einfluss auf die Zellproliferation. Die Ergebnisse müssen jedoch genau und vor allem konzentrationsspezifisch für die unterschiedlichen Zelllinien betrachtet werden. Die Methionin-Restriktion gilt prinzipiell als ein vielversprechender Ansatz im Rahmen der Tumortherapie des HNSCC. Es sind allerdings zahlreiche weitere Aspekte zuerörtern. Insbesondere die Vorgänge im Rahmen der Autophagie unter Methionin- Restriktion sowie Möglichkeiten zur Kompetition von Methionin sollten detaillierter betrachtet werden. / In this thesis Methionine-Restriction was investigated for the HNSCC cell lines FaDu, Detroit, SCC9 and SCC25, and for the control cell lines HeLa and HaCaT. It was the goal to achieve knowledge about Methionine-Restriction for our cell lines to set the fundamentals for other research projects in future. Methionine-Restriction has already been discussed as a modern strategy for cancer therapy in other publications. In this thesis the following aspects were dealt with: The impact of Methionine-Restriction on cell proliferation was investigated. It could be shown that cell proliferation is impeded by Methionine-Restriction in a certain period. Standard conditions for our cell lines were established. In another step Methionine-Restriction and autophagy were looked at. Regarding autophagy, a clear tendency could not be recognized, so that future research is necessary. Moreover Methionine-Restriction and Insulin-like-Growth-Factor-1 (IGF-1) and Insulin-like-Binding-Protein-1 (IGFBP1) were analyzed. IGF-1 is involved in the steering mechanism of cell growth. In our experiments the behavior of the cell lines did not show a clear tendency. Cytokines like Interleukin-8 mediate cell proliferation, growth, and inflammation. These are well known tumor-driving factors. In our experiments Methionine-Restriction promoted the secretion of Interleukin-8. In another experiment Methionine-Restriction was analyzed in combination with the cytostatic Cisplatin. The efficacy of Cisplatin was not promoted, anyhow it was also not reduced by Methionine-Restriction. Furthermore Ethionine, a Methionine-analogue was investigated. In part Ethionine had an influence on cell proliferation. Nevertheless, the results of the experiment need to be analyzed carefully, as the results differ depending on concentration and the cell lines. Methionine-Restriction is a promising approach in the treatment of HNSCC. Anyhow, further research needs to be done. Especially, autophagy induction by Methionine-Restriction and the possibility to compete Methionine should be further investigated.

Das orale Plattenepithelkarzinom zählt zu den häufigen Krebserkrankungen in Deutschland. Das Vorhandensein von zervikalen Lymphknotenmetastasen ist dabei einer der wichtigsten prognostischen Faktoren. Für die Therapieplanung ist eine zuverlässige präoperative Diagnostik unerlässlich. Etablierte bildgebende Stagingverfahren (Sonographie, MRT, CT) orientieren sich allein an morphologischen Kriterien. Die PET/CT verspricht durch die Kombination funktioneller und morphologischer Verfahren die Detektion lymphoregionärer Metastasen. Ein weiterer Vorteil scheint der Nachweis simultaner Zweitmalignome und Fernmetastasen zu sein. 135 Patienten mit einem primären oralen Plattenepithelkarzinom erhielten im Rahmen der präoperativen Staginguntersuchungen eine PET/CT-Untersuchung. Untersucht wurde der korrekte Nachweis (Sensitivität) bzw. Ausschluss (Spezifität) zervikaler Lymphknotenmetastasen sowie die Detektion (Trefferquote) von simultanen Zweitmalignomen durch die PET/CT. Die PET/CT zeigte eine Sensitivität von 82,9 % und eine Spezifität von 84 %. Simultane Zweitmalignome wurden mit einer Trefferquote von 62,5 % durch die PET/CT erkannt. Das diagnostische Potenzial konnte in unserer Studie bestätigt werden. Vergleichende Studien zu den etablierten bildgebenden Verfahren wären wünschenswert. / Oral squamous cell carcinoma is one of the most common cancers in Germany. The presence of cervical lymph node metastases is one of the most important prognostic factors. Reliable preoperative diagnostics are essential for therapy planning. Established imaging staging methods (sonography, MRI, CT) are based solely on morphological criteria. PET/CT promises the detection of lymphoregional metastases by combining functional and morphological methods. Another advantage seems to be the detection of simultaneous secondary malignancies and distant metastases. 135 patients with primary oral squamous cell carcinoma received a PET/CT scan as part of the preoperative staging examinations. The correct detection (sensitivity) or exclusion (specificity) of cervical lymph node metastases as well as the detection (hit rate) of simultaneous second malignancies by PET/CT were investigated. PET/CT showed a sensitivity of 82.9% and a specificity of 84%. Simultaneous second malignancies were detected by PET/CT with a hit rate of 62.5%. The diagnostic potential was confirmed in our study. Comparative studies on the established imaging techniques would be desirable.