Hepatocellular Carcinoma and the Comparison of Different HDAC-Inhibitors in Vitro / in Vivo

Hintergrund und Ziel Das Hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist ein hochmaligner Tumor mit rascher Progredienz und limitierten therapeutischen Möglichkeiten. Chemotherapien auch mit Substanzen der neuen Generation sind bislang ineffektiv, weshalb gezielt nach alternativen Therapieoptionen mit potenten neuartigen Substanzen gesucht wird. In dieser Arbeit wurden an Hepatomzellen in vitro und in einem sygenen Hepatommodell in der Ratte mehrere HDAC-Hemmer getestet. Ziel ist es, die Effektivität an diesen chemoresistenten Tumor-entitäten zu vergleichen. Methoden Acetylierungs- und Deacetylierungsprozesse von DNA-assoziierten Histonproteinen durch das gegensätzlich arbeitende Enzympaar Histon-Deacetylase (HDAC) und Histon-Acetyltransferase (HAT) erlauben Modulierungen der zellulären Genexpression und Differenzierung auf epigenetischer Ebene. Die Gene üben in den Zellen eine Kontrollfunktion bei Proliferation, Differenzierung und zellulärem Selbstmord aus. Ein Vergleich verschiedener HDAC-Hemmer in vitro und in vivo hat bis jetzt nicht stattgefunden. Deshalb untersuchten wir den Effekt von SAHA, MS-275, Trichostatin A, FK-229 und Valproatsäure (VA) in Hepatomzellen und einem syngenen Hepatommodell in der Ratte. Alle eingesetzten Substanzen außer VA zeigten eine hohe antiproliferative und proapoptotische Wirkung in vitro wie in verschiedenen Untersuchungen (BRDU-Analyse, Caspase-Aktivität, FACS-Analyse) bestätigt wurde. Ergebnisse In vivo bewirkten SAHA und MS-275 ähnliche antitumorale Effekte hinsicht-lich signifikanter Reduzierung der Tumorgröße (25 % und 42 % verglichen mit unbehandelten Kontrollzellen) bei geringen Nebenwirkungen. Schlussfolgerungen Zusammenfassend zeigten die getesteten HDAC-Hemmer (außer VA) antiproliferative und proapoptotische Wirkung in Hepatomzellen in vitro und in vivo. HDAC-Inhibitoren können also durch einen neuartigen Wirkmechanis-mus ein vielversprechender Ansatz in der Tumortherapie sein. Die Subklas-sen der HDAC-Inhibitoren sind für diese Effekte irrelevant. Weitere Unter- suchungen zeigten, dass HDAC-Hemmer vielversprechende Kombinations-partner für andere antitumorale Medikamente sind. Dementsprechend sollte neben der klinischen Testung der HDAC-Hemmer zeitgleich ein möglichst effektiver Kombinationspartner erforscht werden.Background and aim The hepatocellular carcinoma (HCC) is a high malignant tumor with rapid progression and limited therapeutic possibilities. Chemotherapeutic therapies even with substances of the new generation are ineffective up to now. Therefore it is specifically sought for alternative treatments with novel potent substances for the therapy of HCC. In this work there were tested several HDAC-inhibitors in hepatoma cells in vitro and in a syngenic hepatoma model in the rat. The aim is to compare the efficiency at this chemo-resistant tumorentities. Methods Acetylation and deacetylation of DNA-associated histonproteins by the antithetical working of the enzym pair histondeacetylase (HDAC) and histonacetyltransferase (HAT) allow modulation of the cellular gene expression and differentiation on epigenetic level. This may cause an activation of genes controlling proliferation, differentiation and cell suicide. A comparison of different HDAC-inhibitors in vitro and in vivo is missing so far. Therefore, we investigated the effect of SAHA, MS-275, Trichostatin A, FK-229 and Valprioc acid (VA) on hepatoma cell lines and in hepatoma model. All used substances exept VA show a highly antiproliferative and proapoptotic effect in vitro as confirmed in different experiments (BRDU assay, caspase activity, FACS analysis). Results In vivo SAHA and MS-275 induced similar antitumoral efficiency regarding significant reduction tumor volume (25 % and 42 % compared to untreated controls) with only limited side effects. Conclusion In summary, the tested HDAC-inhibitors (besides VA) acted antiproliferative and proapoptotic effect on hepatoma cells in vitro and in vivo. So HDAC-inhibitors could be a promising approach in cancer therapy because of a novel mechanism of action. The subclassification of HDAC-inhibitors is not relevant for these effects. Further investigation on HDAC-inhibitors seem to be promising combination partners for other antitumoral drugs. Beside the clinical testing of HDAC-inhibitors a preferably effective combination partner should be simultaneously researched