Fibroblast growth factor signaling in ovarian cancer

Das Ovarialkarzinom ist eine sich rasch entwickelnde, tödliche, aber seltene Erkrankung. Trotzdem ist sie für 20% aller mit Krebs im Zusammenhang stehenden Todesfälle in den Vereinigten Staaten verantwortlich, da die Krankheit in den meisten Fällen spät diagnostiziert wird. In den letzten Jahrzehnten gab es nur wenig Verbesserung in den therapeutischen Strategien neben der zytotoxischen Therapie und Ovariektomie, aber neue Ergebnisse aus klinischen Studien mit niedermolekularen Inhibitoren der Familie der Rezeptortyrosinkinasen sind sehr vielversprechend. Die Fibroblastenwachstumsfaktoren (FGFs) und ihre Rezeptoren sind involviert in maligne Transformation, Angiogenese und Chemoresistenz und stellen vielversprechende Zielstrukturen in der Krebstherapie dar, insbesondere für die Überwindung von Chemoresistenz gegen Zytostatika. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen wurden allerdings noch nicht erforscht. Das Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung des Signalsystems der Fibroblastenwachstumsfaktoren und sein Einfluss auf Zelleigenschaften im Ovarialkarzinom die mit Malignität im Zusammenhang stehen. Die Analyse des FGF Rezeptors und seiner Liganden mit RT-PCR ergab, dass die de novo-Expression von FGFs sowie von FGF Rezeptoren im Ovarialkarzinom häufig zu finden ist (70%) und zu autokrinen Signalschleifen mit hohem mitogenen Potential führt. Wie durch Immunoblotting gezeigt wurde, ist das Signalsystem in diesen Zellen funktionell, und konditioniertes Wachstumsmedium war unterschiedlich stark in der Lage, die Phosphorylierung von ERK1/2 zu induzieren. Wachstumsassays zeigten eine signifikante Steigerung der Proliferation bei der Behandlung mit FGF-2 in 50% der untersuchten Zelllinien. FGF-1 zeigte eine nicht-signifikante Steigerung der Motilität in 66% dieser Zellen. Die Abhängigkeit von Ovarialkarzinomzellen von Signalen der FGF Rezeptoren wurde durch Wachstumsinhibierungsassays untersucht. Dabei wurden zwei unterschiedliche, niedermolekulare Inhibitoren verwendet – PD173074, ein spezifischer Inhibitor der FGF Rezeptorfamilie und Dovitinib (CHIR-258), ein Inhibitor mit geringerer Spezifität für einzelne Rezeptoren aber mit höherer Bandbreite. A-2780 Zellen zeigten eine extrem hohe Sensitivität gegen FGFR-Inhibierung, während HEY und SKOV-3 Zellen eine moderate Sensitivität aufwiesen. OVCAR-3 Zellen zeigten eine hohe Resistenz gegenüber der Inhibierung von Rezeptortyrosinkinasen der Klassen III, IV und V. Zusammen zeigen diese Daten, dass Inhibitoren der FGF Rezeptoren ein gutes Potential in der Behandlung des Ovarialkarzinoms haben, möglicherweise aber noch mehr in Kombination mit Zytostatika. Allerdings unterstreicht die starke Varianz in der Reaktion der unterschiedlichen Zellen auf die FGFR-Inhibierung die Notwendigkeit zuverlässiger Serummarker um die therapeutischen Strategien für die Behandlung des Ovarialkarzinoms zu verbessern.Epithelial ovarian cancer is a rapidly progressive, highly lethal disease with low prevalence. It is responsible for 20% of all cancer-related deaths in the United States, since few patients are diagnosed early and subsequently cured. Over the last decades, there has been poor therapeutic improvement besides cytotoxic chemotherapy and oophorectomy, but recent clinical trials with inhibitors of receptor tyrosine kinases have been very promising. Fibroblast growth factor receptors (FGFR) are involved in malignant transformation, angiogenesis and chemoresistance. They have been identified as valuable targets for cancer therapy and inhibition of FGFR-dependent signaling was able to overcome resistance to standard therapies, but the underlying molecular fundamentals have not been evaluated yet. The aim of this study was to characterize the FGF signaling system and its influence on malignancy-related cell properties in epithelial ovarian cancer cells. RT-PCR analysis of FGF receptors and ligands revealed, that de novo expression of fibroblast growth factors and their receptors leading to autocrine signaling loops with a strong mitogenic potential is a very common event in epithelial ovarian cancers (70%). As evaluated by immunoblotting, the FGF signaling system in these cells is functional and conditioned growth medium was able to induce phosphorylation of ERK1/2 by different degrees. Proliferation assays showed a significant increase in 50% of evaluated ovarian cancer cells when treated with recombinant FGF-2. FGF-1 induced migration in 66% of the cells in a non-significant manner. The dependency of ovarian cancer cells on FGF receptor signaling was evaluated by growth inhibition assays using two different small molecule inhibitors – PD173074, a specific inhibitor of FGF receptors and Dovitinib (CHIR-258), a more promiscuous inhibitor of receptor tyrosine kinases. A-2780 cells were found to be extremely sensitive to FGF inhibition, while HEY and SKOV-3 cells showed moderate sensitivity. OVCAR-3 cells were figured out as resistant to inhibition of class III, IV and V receptor tyrosine kinases. Together, these data suggest that FGF receptor inhibitors have a good potential in treatment of ovarian cancers alone and possibly even more in combination with cytotoxic agents. However, the variance in response to the evaluated inhibitors underlines the necessity for reliable serum markers for the improvement of therapeutic strategies against epithelial ovarian cancer