Analysis of inhibiting effects of proliferation of breast cancer therapy with anthracyclines and taxanes through detection of flourothymidine incorporation

Ziel: [18F]-FLT ist ein Substrat der Thymidinkinase-1 (TK-1). Aus diesem Grunde kann eine Abhängigkeit zwischen der FLT-Aufnahme und der Tumorproliferation angenommen werden. Das Ziel der Arbeit war, herauszufinden, ob FLT die durch Chemotherapie induzierte Beeinträchtigung der Proliferation von Brustkrebszellen detektiert. Dieser Ansatz ist derzeit Gegenstand klinischer Studien in der neoadjuvanten Therapie des Mammakarzinoms. Methoden: Mammakarzinomzellen der Zellimie MCF-7 wurden mit den Chemotherapeutika Taxotere und Adriamycin behandelt. Die inhibitorischen Konzentrationen (IC 25 -95) der chemotherapeutischen Substanzen wurden anhand des Koloniebildungstests und der Probit/Logit fit –Analyse berechnet. Die zelluläre Aufnahme von FLT (60 min. Inkubation) wurde nach 4 Stunden, 1, 3 und 5 Tagen nach Chemotherapie gemessen. Für einen direkten Vergleich wurde der [H-3]-Thymidin (Tdr)- Einbau und die Fraktion der Zellen in der S-Phase zu gleichen Zeiten gemessen. Die statistische Datenanalyse wurde mit Hilfe der Varianzanalyse (ANOVA) und dem Differenzmodell nach Bland-Altman gefertigt. Ergebnisse: Die zelluläre FLT-Aufnahme korreliert mit der durch beide zytostatischen Substanzen hervorgerufenen Wachstumsinhibition. Bei hoher Dosierung der Chemotherapie (IC95) resultierte die Abnahme des Wachstums in einer signifinkanten Reduktion der FLT-Aufnahme schon 4 h nach Behandlung. Im Allgemeinen, war die FLT-Akkumulation grösser bei den Kulturen, die mit Adriamycin behandelt wurden als bei den Kulturen mit gleicher IC bei Taxotere. Die zelluläre Akkumulation von FLT korrespondierte eng mit der von Tdr (Adriamycine, Taxotere: r= 0.95/0.87; Bland-Altman Difference Plot) und etwas weniger deutlich als diese mit dem Anteil der Zellen in der S-Phase. (Adriamycine, Taxotere: r= 0.91 and 0.77). Schlussfolgerung: Kurz nach Chemotherapie von Brustkrebszellen, korreliert die FLT-Aufnahme sehr stark mit der induzierten Abnahme der Tumorzellproliferation. Daher scheint [18F]-FLT ein geeignet zu sein für das Monitoring der neoadjuvanten Behandlung des Mammakarzinoms mit dem PET- (CT).Purpose: Assessment of [18F] FLT as tracer to determine early changes in cellular proliferation activity after chemotherapy in breast cancer cells. Material and Methods: MCF-7 cells were incubated with taxotere and adriamycine with drug doses corresponding to IC 25, 50, 75, 90 und 95 of both drugs. Celllular FLT-uptake was determined 4, 24, 72 and 120h after drug incubation. Cytotoxic effect of treatment was determined by cell counts, viability, clonogenic activity, cell cycle distribution and 3H-thymidine-incorporation and correlated with FLT-uptake. Results: FLT-uptake was reduced 4h after incubation of MCF-7 cells with IC 95 of taxotere to 36,6% 10-5 compared to control values, highest reduction was seen after 72h with 11,9% total control values. Simultaneously thritium tymidine incorporation showed lowest levels after 4h, S-phase faction woth 25,7% and GsM cell fraction highest levels with 25,3% after incubation with taxotere. Similar 4h after incubation with IC 95 of adriamycine a reduced FLT-uptake to 29% of total control with highest suppression after 72h with IC 95 resulting in 2,85% of total control values. In accoradance to that data thritium-thyimidine incorporation was reduced to 48,8% of control values 4h after incubation with IC 95 of adriamycine, S-phase faction showed lowest cell number with 25,1% and GsM fraction highest values of 44,1%. Conclusion: FLT-uptake showed a reduction 4h after incubation with IC 95 if taxotere and adriamycine in MCF-7 cells. That data were confirmed by simultaneous reduced thritium-thymidine incorporation, less S-phase fraction and higher G2M-phase fraction compared to control values. [18F] FLT is a promising radionucleotid to detect early changes in proliferation of breast cancer cells