Tumoren entwickeln während einer Chemotherapie häufig Resistenzen gegen strukturell und funktionell unabhängige Zytostatika - ein Phänomen, das als Multidrug-Resistenz (MDR) bezeichnet wird und die Hauptursache für das Scheitern einer Chemotherapie ist. Die klassische MDR ist mit einer Überexpression des ABC-Transporters MDR1/P-gp assoziiert. Der vorliegende gentherapeutische Ansatz beinhaltet eine selektiv gegen MDR1/P-gp gerichtete und vor allem effiziente Strategie zur Überwindung des MDR-Phänotyps humaner Tumorzellen. Basierend auf der Integration verschiedener anti-MDR1 shRNA Expressionskassetten in adenovirale Gentherapievektoren, konnte mit Hilfe der RNA-Interferenz Technologie (RNAi) die MDR1/P-gp Expression selektiv inhibiert werden. Mittels des hoch effizienten Adenovirus Ad5U6/MDR-C wurde die MDR1 mRNA- sowie Protein-Expression soweit reprimiert, dass eine vollständige Aufhebung der biologischen Aktivität der Effluxpumpe MDR1/P-gp und eine Reversion des Resistenz Phänotyps gegenüber den typischen MDR1/P-g-Substraten Daunorubicin (87 % in EPP85-181RDB bzw. 66 % in EPG85-257RDB) sowie Vincristin (96 % bzw. 82 %) resultierte. Zudem wurde gezeigt, dass E1-deletierte und damit replikationsinkompetente Adenoviren in multidrug-resistenten Tumorzellen replizieren können. Damit wirkt Ad5U6/MDR-C in MDR-Tumorzellen onkolytisch. Zwar konnte die Adenovirusreplikation mit dem DNA-Synthese-Hemmer Hydroxyurea (HU) zu 94 % inhibiert werden, die anti-MDR1 Effizienz von Ad5U6/MDR-C wurde dennoch erhöht (+5 % in HeLaRDB, +12 % in EPG85-257RDB), was für eine erfolgreiche und niedrig dosierte Ad-Gentherapie multidrug-resistenter Tumoren in Kombination mit HU ausgenutzt werden kann. Außerdem wurde der entscheidende Einfluss des regulatorischen Proteins YB-1 auf die selektive Replikation von Ad5U6/MDR-C in MDR1/P-gp überexprimierenden Tumorzellen gezeigt. Eine 90 %ige Inhibition von YB-1 bedingt eine Hemmung der Adenovirusreplikation um 70 % und damit eine verringerte Effizienz der RNAi-vermittelten Inhibition von MDR1/P-gp um 40 %. Mit diesem gentherapeutischen Ansatz können die Effekte der YB-1-abhängigen und der die Zelllyse bedingenden Adenovirusreplikation sowie der anti-MDR1 shRNA vermittelten Chemosensitivierung kombiniert und zu einer verbesserten Eliminierung von MDR-Tumorzellen führen. / Simultaneous resistance of cancer cells to multiple cytotoxic drugs, multidrug resistance (MDR), is the major limitation to the successful chemotherapeutic treatment of disseminated neoplasms. The ‘classical’ MDR phenotype is conferred by MDR1/P-glycoprotein (MDR1/P-gp) that is expressed in almost 50% of human cancers. Recent developments in the use of small interfering RNAs for specific inhibition of gene expression have highlighted their potential use as therapeutic agents. DNA cassettes encoding RNA polymerase III promoter-driven siRNA-like short hairpin RNAs (shRNAs) allow long-term expression of therapeutic RNAs in targeted cells. A variety of viral vectors have been used to deliver such cassettes to mammalian cells. In this study, the construction of different adenoviruses for anti- MDR1/P-gp shRNA delivery in different human multidrug-resistant cancer cells was investigated. It could be demonstrated that MDR1/P-gp mRNA and protein expression could be completely inhibited by adenoviral delivery of anti-MDR1/P-gp shRNAs. This down regulation in mRNA and protein expression was accompanied by a complete inhibition of the pump activity of MDR1/P-gp and a reversal of the multidrug-resistant phenotype. Moreover, it could be demonstrated that MDR-tumour cells facilitate adenoviral replication of originally E1- and E3-deleted and thus replication deficient adenoviral vectors through stable relocation of the fundamental regulatory factor YB-1 to the nucleus. To analyse the impact of YB-1 on adenoviral replication, two specific in vitro MDR models were used which stably trigger YB-1 posttranscriptional gene-silencing via the RNA interference (RNAi) pathway, i.e. the MDR cell line EPG85-257RDB well as its drug-sensitive counterpart EPG85-257P. The YB-1 gene-silencing effects of 90 % were accompanied by a reduction of adenoviral gene expression of 70 %. In conclusion, the data demonstrate that an highly efficient adenoviral delivery of shRNAs can chemosensitise human cancer cells and that YB-1 is involved in the regulation of adenoviral gene expression of originally replication deficient Ad-vectors in MDR cancer cells.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/16296 |
| Date | 13 July 2007 |
| Creators | Kaszubiak, Alexander |
| Contributors | Hermann, Andreas, Lage, Hermann, Denkert, Carsten |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | German |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
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