Steigerung der Effizienz eines gegen den fötalen Acetylcholinrezeptor gerichteten Immuntoxins und Charakterisierung neuer Zielantigene gegen das Rhabdomyosarkom

Brehm, Hannes; Fischer, Rainer; Barth, Stefan

doi:HT018611281

Steigerung der Effizienz eines gegen den fötalen Acetylcholinrezeptor gerichteten Immuntoxins und Charakterisierung neuer Zielantigene gegen das Rhabdomyosarkom = Enhancing the efficacy of an immunotoxin targeting the fetal acetylcholine receptor and characterization of new target antigens against rhabdomyosarcoma

Brehm, Hannes

2015

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Hannes Brehm

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2015

UmfangGetr. Zählung : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Fischer, Rainer (Thesis advisor) ; Barth, Stefan (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2015-02-25

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-011883
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/464005/files/464005.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/464005/files/464005.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Die Behandlung des Rhabdomyosarkoms (RMS) wurde in den letzten Jahrzehnten mittels verbesserter Chemotherapie, optimierter Strahlentherapie und Resektion des Tumorgewebes stark verbessert. Jedoch wurde für Hochrisiko-Patienten mit Rezidiv und/oder metastasiertem Tumorgewebe keine Verbesserung der Überlebensrate erzielt. Das bereits publizierte Immuntoxin (IT) scFv35 ETA' zeigte in vorhergehenden in vitro und in vivo Experimenten vielversprechende Ergebnisse. Jedoch konnte aufgrund der geringen Expression seines Zielantigens, dem fötalen Acetylcholinrezeptor (fAChR), nur eine geringe Effizienz dargestellt werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollte die Effizienz des IT scFv35-ETA' mittels verschiedener Ansätze gesteigert werden. Einerseits konnte durch eine Steigerung der fAChR-Expression um das 2-3fache nach Inkubation mit Forskolin oder Etoposid eine gesteigerte Effizienz des IT dargestellt werden. In einem anschließenden Tierversuch zeigte die Kombinationsbehandlung aus Etoposid und dem IT scFv35-ETA' gegenüber der PBS-Kontrollgruppe und der IT-Gruppe ein reduziertes Tumorwachstum. Das Wachstum der Tumoren innerhalb der Etoposid- und der Kombinationsgruppe verhielt sich ähnlich. Allerdings konnte für die Kombinationsgruppe die Komplettremissionen in zwei Tieren dargestellt werden. In einem weiteren Ansatz konnte die Effizienz des IT durch den Einsatz von L-Leucyl-L-Leucin Methyl Ester (LL- oME) und Chloroquin (CQ) gesteigert werden. Die zeitgleiche Inkubation von RMS-Zellen mit IT und einer der beiden Substanzen führte zu einer erhöhten Apoptoserate im Vergleich zu den jeweiligen Einzelbehandlungen. Weiterhin konnte durch die Verwendung bivalenter scFv35 SNAP Konstrukte eine beschleunigte Internalisierungsgeschwindigkeit dargestellt werden. Ebenfalls wurden in dieser Arbeit funktionale humane cytolytische Fusionsproteine auf der Basis des scFv35 charakterisiert und etabliert.Zusätzlich wurden zwei weitere IT für die Behandlung des RMS charakterisiert. Für das Antigen EGF-R wurde erstmalig ein EGF-R-spezifisches IT auf RMS beschrieben. Das zweite Antigen CSPG4 wurde erstmalig im Rahmen dieser Arbeit für das RMS beschrieben. Für beide IT, das EGF-R-spezifische 425(scFv)-ETA' und das CSPG4-spezifische αMCSP ETA', wurde eine spezifische Bindung und Internalisierung von RMS-Zellen nachgewiesen. Beide IT inhibieren dir Proliferation von RMS-Zellen spezifisch durch Induktion von Apoptose. Zusätzlich konnte für 425(scFv)-ETA' und αMCSP-ETA' die Bindung an Primärmaterial von zwei bzw. drei RMS-Patienten nachgewiesen werden. Beide Antigene sowie die zugehörigen IT stellen neue und vielversprechende Optionen in der Entwicklung zukünftiger RMS-Therapeutika dar. Die hier erzielten Ergebnisse zeigen die Relevanz von Immuntherapeutika bei Behandlung des RMS und das Bestehen der Möglichkeit einer weiteren Effizienzsteigerung. Eine Kombination unterschiedlicher Ansätze sowie die Option der Verwendung verschiedener Bindedomänen stellen interessante und lohnenswerte Ansätze für weitere Projekte zur klinischen Entwicklung neuartiger RMS-Therapeutika dar.

The treatment of rhabdomyosarcoma (RMS) patients has improved in the last decades by the use of more effective chemotherapeutics, optimization of radiation therapy and the resection of tumor tissue. But the overall-survival rate has not improved for high-risk patients with metastatic or relapsed disease. The already published immunotoxin (IT) scFv35 ETA' has shown promising results in previous in vitro and in vivo studies. However, the IT has only limited efficacy due to the weak expression of its target antigen, the fetal acetylcholine receptor (fAChR). So the primary aim of this thesis was to enhance the efficacy the IT scFv35-ETA' and to develop new treatment options for RMS.One approach was to enhance the fAChR expression which was enhanced 2-3fold after incubation with Forskolin or etoposide, respectively. Ending up in an enhanced efficacy of the IT. In subsequent animal experiments a combinatorial treatment of IT scFv35-ETA' and etoposide showed reduced tumor progression in comparison to the treatment with PBS or IT alone. The tumor progression of the etoposide-treated animals was similar to the progression of the combinatorial treatment group. But, for animals treated with IT and etoposide in combination a complete remission in two animals could be shown. Another approach was to enhance the efficacy by a better endosomal release of the IT. Here, a better efficacy of the IT could be shown by the help of the substances L-Leucyl-L-Leucine Methyl Esther (LL-oME) and chloroquine (CQ). The incubation of the IT on RMS cells in combination with one of these substances ended up in a higher apoptotic induction rate in comparison to the respective single treatment. Additional approaches, like the use of a bivalent scFv35-SNAP constructs showed an accelerated internalization behavior in comparison to monovalent constructs. Additionally, two human cytolytic fusion proteins on the basis of the scFv35 were characterized and established in this thesis. The characterization of two IT are new options for the treatment of RMS. An efficient IT, targeting the EGF-R, was described for the first time on RMS. The expression of the second target antigen CSPG4 on RMS cells was shown for the first time. Both IT, the EGF-R-specific 425(scFv)-ETA' and the CSPG4-specific αMCSP ETA', showed specific binding and internalization to RMS cells. They inhibited the proliferation of RMS cells by apoptosis induction. Furthermore, both were shown to specifically bind to primary tumor tissue of two and three patients, respectively. The results depicted in this thesis illustrate the relevance of immunotherapeutics in the treatment of RMS. Furthermore, they show the necessity to enhance the efficacy of existing RMS treatment options. The combination of different approaches as well as the option of using different binding moieties is a promising and worthwhile option for additional projects in the development of new RMS-therapeutics.

OpenAccess:
PDF PDF (PDFA)
(additional files)