Protein basierte zielzellgerichtete Tumortherapien

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der zielzellgerichteten Aufnahme von Proteintoxinen zur Tumor­therapie. Wir versuchen insbesondere die zelluläre Aufnahme des gegen intrazelluläre Zielstrukturen gerichteten Wirkstoffes zu verbessern. Dabei kommen zwei verschiedene Strategien zum Einsatz. In der ersten Strategie werden Proteintoxine rekombinant über einen molekularen Adapter mit dem tumorzellspezifischen Ligand verknüpft (Heisler et al., 2003). Beim Liganden kann es sich um einen Antikörper, ein Fragment davon, einen Wachstumsfaktor oder ein Cytokin handeln. Die verwendeten Toxine sind entweder pflanzliche Ribosomen inaktivierende Proteine, die die 28S-rRNA irreversibel modifizieren, oder ADP-ribosylierende Proteine, die den eukaryoten Elongationsfaktor 2 inaktivieren. Der molekulare Adapter ist so gestaltet, dass er in der Lage ist, die cytosolische Aufnahme des Toxins zu verbessern, zur Akkumulation des Toxins in der Zelle beiträgt und nach dem Zelltod der Zielzelle ein inaktives Toxin zurücklässt (Abb. 1). Bei der zweiten Strategie wird ein spezielles Hefeenzym, das im Menschen kein Pendant besitzt, mit dem Liganden fusioniert (Panjideh et al., BBE, 2008). Nachdem das Fusionsprotein über den Liganden an die Tumorzelle gebunden hat, wird eine inerte Vorstufe eines niedermolekularen Wirkstoffes verabreicht, dass dann am Tumor durch das Enzym in den aktiven Wirkstoff umgewandelt wird (Antikörper dirigierte Enzym-Prodrug-Therapie = ADEPT) (Panjideh et al., IJC, 2008).

Ziel bei beiden Strategien ist es, die Fusionsproteine hinsichtlich ihrer Produktion, Reinigung und Stabilität sowie Wirksamkeit zu optimieren und dabei die Immunogenität und Nebenwirkungen zu reduzieren. Bislang konnten wir sowohl in vitro (Bachran et al., 2008; Heisler et al., 2005) als auch in vivo (Bachran et al., BJP, 2009; Bachran et al., JI, 2009) im Maustumormodell zeigen, dass durch die kombinierte Anwendung chimärer Adaptertoxine und bestimmten glycosylierten Triterpenoiden (Saponine aus Gypsophila paniculata (Bachran et al., 2006)) die spezifische Toxizität der Adaptertoxine für Tumorzellen drastisch gesteigert wird (Abb. 2). In Abhängigkeit der Zelllinie konnte die Zytotoxizität der Adaptertoxine in der Zellkultur bis zum 385000fachen gesteigert werden (Heisler et al., 2005). Dabei handelt es sich um einen eindeutig synergistischen Effekt, da die beiden Einzelkomponenten in den eingesetzten Konzentrationen keinerlei Wirkung aufweisen. Die subkutane Anwendung an weit voneinander entfernt liegenden Punkten (Nackenfalte und Flanke) führte in einem Tumormodell an BALB/c-Mäusen zu einem 94%igen Rückgang des Tumorvolumens, obwohl nur ein Fünfzigstel derjenigen Menge eingesetzt wurde, die bei alleiniger Anwendung des Adaptertoxins zu einem 71%igen Rückgang führt (Bachran et al., BJP, 2009; Bachran et al., JI, 2009; Fuchs et al., 2007).