Charakterisierung und Anwendung von Cytochrom P450 2B1 (CYP2B1) als therapeutisches System für die Zell- und Gentherapie von Pankreaskrebs

Trotz ständiger Verbesserung der konventionellen
Therapiemöglichkeiten zur Behandlung des humanen Pankreaskarzinoms
rangiert diese relativ seltene Erkrankung auf Platz vier der Krebs
verursachtenTodesfälle. Bisherige Behandlungsmöglichkeiten sind die
Resektion, die allerdings nur bei ca 10 % der Patienten möglich
ist, eine Strahlen- oder Chemotherapie. Bei einer konventionellen
Chemotherapie mit Ifosfamid wird dieses Cytostatikum fast
ausschließlich in der Leber aktiviert und muß damit über den
Blutkreislauf an den Wirkort (Tumor) gelangen. Während dieses
Transports reagiert ein Teil des kurzlebigen aktivierten IFOs mit
gesundem Gewebe, wodurch die antitumorigene Wirkung verringert wird
und Nebenwirkungen auftreten können. Daher wäre es sinnvoll eine
direkte Aktivierung von IFO im Tumorgewebe zu bewirken um damit die
antitumorigen Wirkung zu steigern bzw. die Nebenwirkungen zu
reduzieren. Die zellvermittelte IFO-Aktivierung durch das
hepatische Enzym Cytochrom P450 2B1 (CYP2B1) wurde in Klone
verschiedener Zelllinien, die stabil die CYP2B1-cDNA von einem
nicht-viralen Vektor exprimieren, untersucht. Die Präsenz und
Funktion des CYP2B1-Proteins konnte mittels Western-Blot und eines
enzymatischen Nachweissystems demonstriert werden. Durch Zugabe von
IFO konnte eine Population CYP2B1-exprimierender Zellen in ihrem
Wachstum in vitro stark gehemmt werden. Diese cytotoxische Wirkung
betraf auch umgebenden nicht CYP2B1-exprimierende Zellen (bystander
effect). Unter Vermeidung eines direkten Zell- Zell-Kontakts
konnten als Ursache für die toxische Wirkung frei diffundierbare
Metaboliten nachgewiesen werden. Ein Teil der Zellen, die von der
toxischen Wirkung betroffen waren, zeigten im späteren Verlauf
morphologische Veränderungen, die sich deutlich von denen
apoptotischer Zellen unterschieden und damit der Nekrose zuzuordnen
sind. In Zusammenarbeit mit der Universität Rostock wurden
CYP2B1-exprimierende Zellen, die zuvor in Zellulosesulfatkapseln
verpackt wurden, in humane Pankreastumoren von Nacktmäusen
implantiert und dadurch eine deutliche Verstärkung eines
antitumoralen Effekts nach systemischer Chemotherapie mit IFO im
Vergleich zur konventionellen Chemotherapie nachgewiesen. Zusammen
mit der Universität Rostock und dem Allgemeinen Krankenhaus Wien
wurde eine Methode zur mikroinvasiven intraarteriellen Instillation
verkapselter Zellen in das humane Pankreas an einem porcinen Modell
etabliert. Diese Ergebnisse waren Basis für eine klinische Studie
der Phase I, in der verkapselte CYP2B1-exprimierende Zellen in das
humane Pankreas implantiert wurden und anschließend die Patienten
systemisch mit IFO behandelt wurden. Dabei konnte die mittlere
Überlebensrate im Vergleich zu retrospektiven Daten einer
vergleichbaren Kontrollgruppe fast verdoppelt werden. Gleichzeitig
wurde die Einjahresüberlebensrate im Vergleich mit unbehandelten
Patienten verdreifacht bzw. gegenüber Patienten, die das derzeit
wirkungsvollste Chemotherapeutikum für pankreatische Karzinome -
Gemzar - erhielten, verdoppelt. Zur Verbesserung der intratumoralen
IFO-Aktivierung wurden CYP2B1-transduzierende retrovirale Vektoren
basierend auf dem murinen Leukämievirus (MLV), hergestellt.
Pankreatische Tumorzellen zeigten nach Infektion mit diesen Viren
im Vergleich zu leicht infizierbaren Mausfibroblasten eine
geringere Infektionseffizienz und eine niedrigere Aktivität des
MLV-Promotors. Denoch konnte für CYP2B1-transduzierte pankreatische
Tumorzellpopulationen, eine CYP2B1-vermittelte erhöhte Sensitivität
gegenüber IFO nachgewiesen werden. Um die Wirkung dieser schwachen
intrazellulären IFO-Aktivierung in Tumorzellen in vivo untersuchen
zu können, wurden mehrere murine Pankreastumormodelle etabliert. In
einem syngenem Tumormodell wurden schließlich parentale oder
CYP2B1- transduzierte pankreatische Tumorzellen in immunkompetente
Mäuse injiziert und daraus subkutane Tumoren etabliert. Bei der
anschließenden IFO-Behandlung wuchsen CYP2B1- transduzierte Tumoren
langsamer als Tumoren, die aus nicht-CYP2B1-exprimierenden Zellen
entstanden. Es wurde somit ein System für eine zellvermittelte
Gentherapie für pankreatische Tumoren etabliert und in vitro, in
vivo und in einer klinischen Studie in Zusammenarbeit mit anderen
Gruppen untersucht. Um die Wirksamkeit weiter zu verbessern wurde
die Möglichkeit einer Gentherapie mittels einer zusätzlichen
Übertragung des Suizidgens durch retrovirale Vektoren getestet.
Obwohl dieser Ansatz durch eine bessere Suizidgenexpression in
pankreatischen Tumoren mittels geeigneter Promotoren noch weiter
optimiert werden muss, konnte das ?proof of concept” mit dieser
Arbeit etabliert werden.