Modulation of apoptosis and signalling in cancer cells after treatment with epigenetic modulators

Krebs wurde lange Zeit als eine genetische Erkrankung angesehen. Inzwischen ist jedoch klar, dass auch epigenetische Veränderungen an der Krebsentstehung beteiligt sind. Eine wichtige epigenetische Modifikation ist die Histon-Acetylierung, deren Fehlregulierung das Krebswachstum stimulieren kann. Mit den Histondeacetylase-Inhibitoren (HDACi) lässt sich hier korrigierend eingreifen. In der vorliegenden Arbeit wurden Mechanismen untersucht, mit denen HDACi als Monosubstanzen oder in Kombination mit anderen Wirkstoffen gegen Krebszellen wirken. HDACi können einen Zellzyklus-Arrest in der G2/M-Phase induzieren. In der Untersuchung des zugrunde liegenden Mechanismus stellten wir fest, dass HDACi die Phosphorylierung von H2AX, einem Marker für DNA-Schädigung, und ATM, einem Schlüsselenzym in der zellulären Reaktion auf DNA-Schäden, bewirkten. In der weiteren Analyse der Faktoren, die an der Regulierung des Zellzyklus beteiligt sind, i. e. dem Proteasom, NF-κB und p53, beobachten wir, dass der Proteasom-Hemmstoff Bortezomib, NF-κB-Inhibitoren und der p53-Aktivator Nutlin-3 den G2/M-Arrest deutlich modulierten. Zudem führten diese Analysen eine kooperative antineoplastische Wirkung von HDACi und Nutlin-3 zu Tage. Nutlin-3 wird als ein aussichtsreicher Wirkstoff zur Behandlung von Tumoren mit Wildtyp-p53 (wt-p53) angesehen. In der Untersuchung der Kombination von Nutlin-3 und HDACi beobachteten wir, dass diese Kombination in wt-p53-Zellen, aber nicht in p53-Null-Zellen, synergistisch den Zelltod auslöste. Die Analysen zum Mechanismus des Nutlin-3/HDACi-Synergismus zeigten, dass HDACi die p53-Acetylierung induzierten und die Genexpression der p53-Inhibitor-Proteine MDM2 und MDM4 deutlich reduzierten. Das Ewing-Sarkom ist der zweithäufigste Knochenkrebs bei Kindern. Da Ewing-Sarkome in nur zehn Prozent der Fälle p53-Mutationen aufweisen, sollten 90 % auf p53-gerichtete Behandlungen ansprechen können. Wir überprüften darum die Wirksamkeit von Nutlin-3 in Ewing-Sarkom-Zelllinien und beobachteten, dass Nutlin-3 in wt-p53-Zellen p53 stabilisierte, die Expression von p53-regulierten Genen (MDM2, p21, PUMA) induzierte und die Apoptose auslöste. Unsere Befunde legen nahe, dass Nutlin-3 ein effektiver Wirkstoff zur Behandlung von Ewing-Sarkomen sein könnte