Seit Anfang der 90-iger Jahre ist bekannt, dass nichtsteroidale Antirheumatika die Inzidenz des kolorektalen Karzinoms vermindern können. Diese antitumoröse Aktivität wird wahrscheinlich über die Cyclooxygenase-2 (COX-2) vermittelt, welche die Biosynthese von Prostaglandin H2, einer Vorstufe der Prostanoide, katalysiert. Eine Überexpression der COX-2 wurde für verschiedene Karzinome beschreiben. In dieser Studie wurde die Expression und tumorbiologische Relevanz der COX-2 im malignen Melanom, als Vertreter nichtepithelialer Tumoren, untersucht. Im Western blot wurde COX-2 Protein in den sechs untersuchten Melanomzelllinien nachgewiesen. Mittels eines spezifischen ELISAs wurde PGE2 im Überstand der Zelllinien nachgewiesen. Die PGE2-Biosynthese wurde durch den COX-2-spezifischen Inhibitor NS 398 konzentrationsabhängig inhibiert. Die IC50 der COX-2 für NS 398 wurde mit etwa 6 microM bestimmt. NS 398 inhibierte die Matrigelinvasion aller sechs Melanomzelllinien, ohne Einfluss auf die Proliferation zu haben. Die Invasionshemmung war PGE2-unabhängig, weil i) exogenes PGE2 die Invasionshemmung nicht wieder aufhob, ii) die erforderliche Konzentration von NS 398 zur Invasionshemmung im 8-fachen Bereich der IC50 der COX-2 lag. Die COX-2 ist Melanomzellen konstitutiv exprimiert und synthetisiert PGE2. NS 398 hemmt die Invasion von Melanomzellen in PGE2-unabhängiger Weise und könnte somit über ein sog. Non-COX-target wirken. / Accumulating evidence indicates that nonsteroidal anti-inflammatory drugs can reduce the incidence of colorectal cancers in humans. This antineoplastic activity is largely related to the inhibition of the inducible cyclooxygenase-2 (COX-2), which catalizes the biosynthesis of prostaglandin H2 the precursor of prostanoids. Elevated expression of COX-2 has been described in several types of epithelial tumors. In this study we evaluate the expression and function of COX-2 in malignant melanoma as a model of a non-epithelial tumor. With Western blot COX-2 protein was detected in all of six malignant melanoma cell lines. These cell lines produced prostaglandinE2 (PGE2) which was measured by a specific ELISA. PGE2 biosynthesis was blocked in a concentration dependent manner by the COX-2-specific inhibitor NS 398. The COX-2 IC50 for NS 398 was determined with 6 microM. In all six cell lines treatment with NS 398 reduced the invasion through a matrigel coated membrane while cell proliferation was not influenced. The inhibition of invasion was not mediated by PGE2, because i) exogenous PGE2 did not restore invasion, ii) the concentration needed for inhibitory effects on invasion was 8-fold higher than the IC50 of the COX-2. COX-2 is constitively expressed in malignant melanoma cells and is capable to produce PGE2. NS 398 reduces melanoma cell invsaion in a PGE2-independent manner, thus it likely further acts via a non-COX-target.

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Mehrere Studien haben gezeigt, daß die Cyclooxygenase-2 (COX-2) eine bedeutende Rolle sowohl bei Entstehung als auch Progression maligner Tumoren spielt. COX-2-Inhibitoren werden bereits in klinischen Studien zur Krebstherapie getestet. COX-2 ist die induzierbare Isoform der Cyclooxygenase - dem Schlüsselenzym der Synthese von Prostaglandinen und anderen Eicosanoiden. Im Tier- und Zellkulturmodell konnten COX-Hemmer anti-Tumor-Effekte hervorrufen. Es ist jedoch unklar, ob diese Effekte durch Hemmung des COX-Enzyms oder durch COX-unabhängige Mechanismen vermittelt werden. Wir untersuchten daher die Auswirkung der COX-Inhibition zum einen durch den selektiven COX-2-Hemmer NS-398 sowie zum anderen durch COX-Isoform-spezifische RNA-Interferenz (RNAi) in zwei humanen Ovarialkarzinomzellinien (OVCAR-3 und SKOV-3). OVCAR-3 zeigte eine konstitutive COX-1-Expression und eine durch IL-1beta induzierbare COX-2-Expression. SKOV-3 war COX-1- und COX-2-negativ. IL-1beta führte bei OVCAR-3 zu einer vermehrten Produktion von Prostaglandin E2 (PGE2), die durch eine gegen die COX-2 gerichtete siRNA gehemmt werden konnte, wohingegen COX-1-siRNA keinen Effekt hatte. Das deutet darauf hin, daß die COX-2 die Hauptquelle von PGE2 in OVCAR-3 ist. 1mikroM NS-398 waren ausreichend, um die PGE2-Produktion und somit auch die COX-2 in OVCAR-3 zu inhibieren. Höhere Konzentrationen NS-398 (>10mikroM) hatten einen antiproliferativen Effekt. Auch in der COX-2-negativen Zellinie SKOV-3 trat diese Wachstumshemmung auf; sie war nicht durch exogene Zufuhr von PGE2 (10mikroM) reversibel. Durchflußzytometrische Zellzyklusanalyse ergab, daß der Wachstumshemmung in beiden Zellinien ein G0/G1-Zellzyklusarrest zugrunde liegt. Dagegen führten weder COX-1- noch COX-2-Ausschaltung durch RNAi zu ähnlichen Auswirkungen auf Proliferation bzw. Zellzyklus. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein COX-2-unabhängiger Mechanismus für den durch NS-398 induzierten G0/G1-Arrest verantwortlich ist. / Several studies have provided evidence that the enzyme Cyclooxygenase-2 (COX-2) plays an important role in tumor development and progression. COX-2-inhibitors are already evaluated in clinical trials as cancer therapeutics. COX-2 is the inducible isoform of cyclooxygenase - the rate-limiting enzyme in the synthesis of prostaglandins and other eicosanoids. COX-inhibitors cause antitumor effects in animal models and in cell culture experiments. However, it is not clear, whether these effects are due to inhibition of the COX-enzyme or mediated via a COX-independent mechanism. We therefore investigated the effects of COX inhibition by the selective COX-2-inhibitor NS-398, as well as by COX-isoform specific RNA interference (RNAi) in the human ovarian carcinoma cell lines OVCAR-3 and SKOV-3. OVCAR-3 cells showed a constitutive expression of COX-1, and an inducible COX-2 expression. COX-2 was induced through stimulation with Interleukin-1beta, leading to production of high levels of Prostaglandin E2 (PGE2). SKOV-3 cells were negative for both COX isoforms. Selective COX-2-suppression by RNAi reduced PGE2 production in OVCAR-3, whereas COX-1-siRNA had no effect on PGE2 synthesis. Thus, COX-2 is the main source of PGE2 in OVCAR-3 cells. In these cells, 1microM NS-398 was sufficient to completely inhibit PGE2-synthesis - and thus the activity of the COX-2 enzyme. Increasing amounts of NS-398 (>10microM) had an antiproliferative effect. This growth inhibition was also observed in the COX-negative cell line SKOV-3, it could not be reverted by exogenous addition of PGE2 (10microM). Flowcytometric analysis of the cell cycle revealed that this growth inhibition was based on a G0/G1-cell-cycle-arrest. In contrast, suppression of COX-1 or COX-2 by RNAi had no effect on proliferation or cell cycle progression. These results suggest that a COX-independent mechanism is responsible for the G0/G1-arrest induced by NS-398.