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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine pharmazeutische Zusammensetzung,
umfassend mindestens ein einen oder mehrere ABC-Transporter hemmendes
cis-Imidazolin, insbesondere Nutlin, in Kombination mit mindestens
einem oder mehreren Zytostatika, wobei das Zytostatikum durch den
ABC-Transporter vermittelt aus einer Krebszelle transportiert werden
kann und deren Verwendung bei der Krebsbehandlung sowie verwandte
Aspekte.
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Beschreibung
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Das
Protein p53, oft als der „Wächter des Genoms” bezeichnet,
ist ein Transkriptionsfaktor, der in Antwort auf zellulären
Stress (niedriger Sauerstoffspiegel, Hitzeschock, DNA Beschädigung,
usw.) aktiviert wird und so wirkt, um eine weitere Proliferation
der gestressten Zelle durch Unterstützung des Anhalten
des Zellzyklus oder Apoptose zu verhindern (El-Deiry, W.
S. The p53 pathway und cancer therapy. Cancer Journal 11 229–236
(1998); Lane, D. P., Hupp, T. R. Drug discovery
und p53. Drug Discovery Today 8 (8) 347–355 (2003)). Seine
Rolle als ein Tumorsuppressor wird durch die Beobachtung deutlich,
dass ungefähr 50% der menschlichen Tumore mutiertes oder
nicht-funktionelles p53 aufweisen. MDM2, ein negativer Schlüsselregulator
von p53, der in vielen menschlichen Tumoren überexprimiert
wird, funktioniert durch Bindung an und Einbringen von p53 in den
proteasomalen Abbau. Nutlin-3 inhibiert die p53-MDM2 Interaktion
mit eine IC50 von 0,09 μM. Es induziert
die Expression von p53-regulierten Genen und zeigt potente antiproliferative
Aktivität in Zellen mit funktionellem p53, jedoch nicht
in Zellen mit mutiertem p53. Nutlin-3 inhibiert auch das Wachstum
von menschlichen Tumor-Xenografts in Nacktmäusen um 90%
bei einer Dosis von 200 mg/kg (Vassilev, L. T., Vu, B. T., Graves,
B., et al. In vivo activation of the p53 pathway by small-molecule
antagonists of MDM2. Science 303 844–848 (2004)).
Somit reguliert Murine double minute 2 (MDM2) die Aktivität
des Tumorsuppressorproteins p53 negativ.
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Nutlin-3
ist ein MDM2 Inhibitor, der als nicht-genotoxischer Aktivator des
p53-Signalwegs für die Krebstherapie präklinisch
erforscht wird (Vassilev, 2007) und der auch anti-angiogenetische
Effekte bewirkt (Secchiero et al., 2007a).
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Obwohl
die anti-Krebs Aktivität von Nutlin-3 anfänglich
auf Zellen beschränkt schien, die Wildtyp p53 enthalten
(Vassilev, 2007), ergaben kürzliche Ergebnisse,
dass Nutlin-3 auch die Cytotoxizität von Cisplatin, Carboplatin
oder Doxorubicin in p53-negativen und p53-Mutanten menschlichen
Tumorzellen erhöht. Der Mechanismus schließt die
Inhibierung der E2F1 Bindung an MDM2 und umgekehrt die Induktion
der transkriptionellen Aktivierung von freiem E2F1 ein (Ambrosini
et al., 2007). Darüber hinaus fördert
Nutlin-3 die Reifung von p53-negativen Zellen akuter myeloider Leukämie über
die Induktion von E2F1 (Secchiero, 2007b).
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Von
Nutlin-3 wurde bereits gezeigt, das es Apoptose und/oder neuronale
Differenzierung in p53 Wildtyp Neuroblastomzellen induziert (van
Maerken et al., 2006). Darüber hinaus erhöhte
Nutlin-3 die Sensitivität von Neuroblastom gegenüber
der Chemotherapie-induzierten Apoptose (Barbieri et al.,
2006). Das Neuroblastom ist der häufigste extracraniale
solide Tumor während der Kindheit. Ungefähr die
Hälfte aller Fälle tragen ein hohes Risiko für
ein Wiederauftreten der Erkrankung, mit Gesamt-Überlebensraten
von weniger als 40% trotz intensiver multimodaler Therapie (Maris
et al., 2007).
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Die
Chemotherapie-Resistenz spielt eine signifikante Rolle in Neuroblastom-Patienten
mit schlechter Prognose, und neue Therapieoptionen werden dringend
benötigt. Das Rhabdomyosarkom ist das häufigste Sarkom
in Kinder. Alveolare Rhabdomyosarkome sind durch einen schlechten
Ausgang charakterisiert. Das gesamte fünf-Jahre Überleben
von Patienten mit metastatischem Rhabdomyosarkom liegt bei lediglich
27%, und neue Behandlungsstrategien sind erforderlich (Breitfeld
und Meyer, 2005).
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Umfangreiche
Untersuchungen sind durchgeführt worden, mit dem Ziel die
Entwicklung der MDR in der Tumortherapie zu verhindern. Dabei wurden
zahlreiche Inhibitoren der wichtigsten ABC-Transporter entwickelt.
Die parallele Gabe von Inhibitoren führte jedoch meistens
zu einer erhöhten allgemeinen Toxizität der Zytostatika,
da ABC-Transporter wichtige physiologische Bestandteile von Blut-Gewebeschranken
sind. So konnten erhöhte ZNS-Nebenwirkungen von Tumortherapeutika
mit der Inhibition von an der Blut-Hirnschranke exprimiertem P-gp
in Verbindung gebracht werden (Tanigawara Y. Role of P-glycoprotein
in drug disposition. Ther Drug Monit. 2000 Feb; 22 (1): 137–40).
Dadurch sind Dosislimitierungen der Zytostatika notwendig geworden,
die für die Tumorsuppression nicht vorteilhaft waren. Neuere
Untersuchungen ergaben jedoch hochspezifische Inhibitoren mit hoher
Affinität zu ABCB1, die kaum zu unerwünschten
Reaktionen führten oder das Zytostatika-Schema beeinflussten.
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Cheok
et al. (in Cheok CF, Dey A, Lane DP. Cyclin-dependent kinase inhibitors
sensitize tumor cells to nutlin-induced apoptosis: a potent drug
combination. Mol Cancer Res. 2007 Nov; 5 (11): 1133–45) zeigen
eine Strategie zur nicht-genotoxischen Aktivierung von p53 in Krebs
mit Wildtyp p53. Dabei werden Cyclin-abhängige Kinase (CDK)
Inhibitoren (z. B. Roscovitin und DRB) in Kombination mit einem „small
molecule” Inhibitor der MDM2 Interaktion (nutlin-3a) untersucht.
Die Wirkstoffkombination ist dabei additiv bei der Verringerung der
Lebensfähigkeit der Zellen und synergistisch bei Apoptose.
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US 7,358,335 beschreibt
ARF-BP1 als Mediator der p53-abhängigen und unabhängigen
Tumorsuppression und dessen Verwendung. Die Inaktivierung von ARF-BP1
in den Tumorzellen mit Wildtyp p53 führt zu einer p53 Stabilisierung
und aktiviert p53-vermittelte Apoptose.
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Mack
et al. (in Mack JT, Brown CB, Tew KD. ABCA2 as a therapeutic target
in cancer and nervous system disorders. Expert Opin Ther Targets.
2008 Apr; 12(4): 491–504.) beschreiben den ABCA2
Transporter als Target für die Entwicklung von anti-Krebs
Wirkstoffen.
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Trotz
der oben genannten Verbesserungen im Rahmen der Behandlung von p53-abhängigen
und unabhängigen Tumoren bleibt die Behandlung von chemoresistenten
Krebserkrankungen problematisch. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die Behandlung solcher Krebserkrankungen zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch das zur Verfügung stellen einer pharmazeutischen
Zusammensetzung gelöst, wobei diese mindestens ein einen
oder mehrere ABC-Transporter hemmendes cis-Imidazolin in Kombination
mit mindestens einem oder mehreren Zytostatika, wobei das Zytostatikum
durch den ABC-Transporter vermittelt aus einer Krebszelle transportiert
werden kann, umfasst.
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US 2005-0288287 beschreibt
entsprechende chirale cis-Imidazoline und pharmazeutisch akzeptable Salze
und Ester davon, die die Interaktion von MDM2 Protein mit einem
p53-ähnlichen Peptid inhibieren und daher eine anti-proliferative
Aktivität aufweisen.
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Überraschenderweise
wurde im Rahmen der Versuche, die die Grundlage für die
vorliegende Erfindung darstellen gefunden, dass bestimmte cis-Imidazoline,
wie bevorzugt Nutline und insbesondere Nutlin-3 den P-gp-vermittelten
Wirkstoffausstrom in Multi-drug resistenten (chemoresistenten) Krebszellen
inhibieren können, was einen neuen MDM2-unabhängigen
anti-Krebs Mechanismus dieser Substanzen darstellt. Dieser neue
Mechanismus eröffnet die Möglichkeit, P-gp-exprimierende,
MRP1-exprimierende und möglicherweise weitere ABC-Transporter
exprimierende Krebszellen unabhängig von ihrem p53- oder
MDM2-Status mit Kombinationen von Substanzen dieser Erfindung (cis-Imidazolinen),
bevorzugt ausgewählt aus Nutlinen, und Zytostatika, die
in diesen Zellen als ABC-Transportersubstrate alleine unwirksam
sind, zu behandeln. Unter Chemoresistenz versteht man die im Vergleich
zu einer anderen Zelle verminderte Empfindlichkeit einer Zelle gegenüber
einem Zytostatikum.
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Bevorzugt
ist eine pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung, wobei das cis-Imidazolin zusammen oder in
getrennten Behältern mit dem Zytostatikum vorliegt. Die
Darreichungsformen der (beiden) Bestandteile spielen solange keine
Rolle, wie die (beiden) Bestandteile am erwünschten Ort
der Behandlung (d. h. in dem zu behandelnden Patienten) gemeinsam
wirken können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft somit eine pharmazeutische Zusammensetzung,
umfassend mindestens eine erfindungsgemäße Kombination
von cis-Imidazolin mit mindestens einem oder mehreren Zytostatika,
zusammen mit geeigneten Zusatz- oder Hilfsstoffen. Diese pharmazeutische
Zusammensetzung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Verbindungen
in Form einer Depotsubstanz oder als Vorläufer zusammen
mit einer geeigneten, pharmazeu tisch verträglichen Verdünnungslösung
oder Trägersubstanz vorliegen. Als „Vorläufer” werden
diejenigen Substanzen bezeichnet, die erst durch den Stoffwechsel
in aktive Substanzen umgewandelt werden.
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Erfindungsgemäß kann
die oben genannte pharmazeutische Zusammensetzung in Form von Tabletten,
Dragees, Kapseln, Tropflösungen, Suppositorien, Injektions-
oder Infusionszubereitungen zur peroralen, rektalen oder parenteralen
Verwendung vorliegen. Solche Darreichungsformen und deren Herstellung
sind dem Fachmann bekannt.
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Bevorzugt
ist weiterhin pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung, wobei das cis-Imidazolin ausgewählt
ist aus den Nutlinen, zum Beispiel Nutlin-2 und/oder Nutlin-3, und
chemischen Derivaten davon.
US
2005-0288287 beschreibt die Gruppe der entsprechenden Verbindungen
und ist hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
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Unter
einer „chemischen Derivatisierung” soll im Rahmen
der vorliegenden Erfindung die gezielte Veränderung von
insbesondere reaktiven Seitengruppen eines Moleküls des
erfindungsgemäßen Wirkstoffs verstanden werden.
Entsprechende Umsetzungen sind dem Fachmann in der pharmazeutischen
Chemie bekannt. Als bevorzugte Beispiele können Moleküle,
die z. B. eine HOOC- oder OH-Gruppe besitzen über eine Veresterung
mit einem Alkohol derivatisiert werden. Die Veresterung erfolgt
dabei durch übliche Verfahren, die dem Fachmann geläufig
sind. Es ist weiterhin möglich, die HOOC-Gruppe in eine
Hydrazidgruppe zu überführen, z. B. durch Umsetzen
mit tert.-Alkylcarbazaten und anschließende Spaltung mit
Säuren (beschrieben z. B. in
DE 196 36 889 ), und ein eine Hydrazidgruppe
aufweisendes Pharmakon mit einem eine Carbonylkomponente enthaltenen
Spacer umzusetzen, wie z. B. in
DE 196 36 889 A1 beschrieben. Wirkstoffe
der vorliegenden Erfindung, die eine H
2N-Gruppe
besitzen, können z. B. zu Iminderivaten derivatisiert werden.
Die Reaktion zu den Iminderivaten erfolgt dabei durch übliche
Verfahren, die dem Fachmann geläufig sind. Wirkstoffe der
vorliegenden Erfindung, die eine Carbonylkomponente besitzen, können
z. B. zu Carboxyhydrazon-, Sulfonylhydrazon-, bzw. Hydrazonderivaten
durch übliche Verfahren umgesetzt werden, die dem Fachmann
geläufig sind. Es ist weiterhin möglich, eine
HO-Gruppe oder eine NH
2-Gruppe eines Wirkstoffs
in eine Carbonylkomponente zu überführen, z. B.
durch Veresterung bzw. Amidbildung mit einer Carbonsäure-tragenden
Carbonylkomponente. Die Carbonylkomponente kann des weiteren durch
andere chemische Reaktionen eingeführt wer den, so z. B.
durch eine elektrophile Substitution an einer HO- oder NH
2-Gruppe des Wirkstoffs mit einer geeigneten
Carbonylkomponente.
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Weiter
bevorzugt ist dann eine pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung, bei der das cis-Imidazolin ausgewählt
ist aus den Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
worin
X
1 ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus C
1-C
12 Alkoxy und C
1-C
12 Alkoxy substituiert mit Trifluormethyl oder
Fluor;
X
2 ausgewählt ist aus
der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, C
1-C
12 Alkyl, und -C(X
4X
5)-X
6;
X
3 ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Wasserstoff, C
1-C
12 Alkoxy,
Halogen und -C(X
4X
5)-X
6 unter der Voraussetzung, dass, wenn X
2 Wasserstoff, Halogen oder C
1-C
12 Alkyl ist, X -C(X
4X
5)-X
6 ist;
X
4 und X
5 sind C
1-C
12 Alkyl und können
miteinander verbunden sein, um ein Cycloalkyl zu bilden;
X
6 ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus C
1-C
12 Alkyl,
Cyano, -CH
2-OH, -CH
2-O-C
1-C
12 Alkyl, -CH
2-O-C
1-C
12 Alkyl
substituiert mit C
1-C
12 Alkoxy,
-C(O)X
7, und -CH
2-NX
8X
9;
X
7 ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Hydroxy, C
1-C
12 Alkoxy,
Morpholino und NX
8X
9;
X
8 und X
9 unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
Wasserstoff, C
1-C
12 Alkyl, C
1-C
12 Alkyl substituiert
mit C
1-C
12 Alkoxy
oder Cyano und C
1-C
12 Alkoxy;
Y
1 und Y
2 unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
Halogen, Cyano und Azetylen;
R ausgewählt ist aus
der Gruppe bestehend aus Piperidinyl substituiert, Heterocyclen
mit fünf oder sechs Ringatomen, Piperidinyl substituiert
mit -NX
8X
9 und
worin n = 1 oder 2 ist,
R
1 kann einer oder mehr Substituenten ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Oxo, C
1-C
12 Alkyl substituiert mit R
2,
-C(O)R
3 und -SO
2-C
1-C
12 Alkyl;
R
2 ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Hydroxy, C
1-C
12 Alkoxy,
Trifluormethyl, -cyano, -NH-SO
2-C
1-C
12 Alkyl, -NH-C(O)-C
1-C
12 Alkyl, -C(O)-C
1-C
12 Alkyl, -C(O)R
4, -C(O)-NX
8X
9, -SO
2-C
1-C
12 Alkyl und -SO
2-NX
8X
9,
R
3 ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Heterocyclen mit fünf Ringatomen, C
1-C
12 Alkyl, C
1-C
12 Alkoxy und
C
1-C
12 Alkyl substituiert
mit C
1-C
12 Alkoxy;
und
R
4 ausgewählt ist aus
der Gruppe bestehend aus Hydroxy, C
1-C
12 Alkoxy, Morpholino und -NX
8X
9 und wobei die absolute Stereochemie an
der 4- und 5-Position des Imidazolinrings jeweils S und R ist,
und
Enantiomeren und chemischen Derivaten davon,
und pharmazeutisch
akzeptablen Salzen und Ester davon.
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Noch
weiter bevorzugt ist dann eine pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung, bei der das cis-Imidazolin ausgewählt
ist aus den Verbindungen der allgemeinen der allgemeinen Formel
(II)
worin
R
5 ausgewählt
ist aus H, Oxo, und C
1-C
6 Alkyl,
R
6 ausgewählt ist aus H, Oxo, und
C
1-C
6 Alkyl, gegebenenfalls
substituiert mit C
1-C
6 Alkoxy,
Trifluormethyl, -Cyano, -NH-SO
2-C
1-C
6 Alkyl, -NH-C(O)-C
1-C
6 Alkyl, -C(O)-C
1-C
6 Alkyl, und -SO
2-C
1-C
6 Alkyl,
R
7 ausgewählt ist aus C
1-C
6 Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit
Trifluormethyl oder Fluor,
R
8 ausgewählt
ist aus C
1-C
6 Alkyl,
und
Enantiomeren und chemischen Derivaten davon,
und pharmazeutisch
akzeptablen Salzen und Ester davon.
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Der
zweite wesentliche Bestandteil der pharmazeutischen Zusammensetzung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Zytostatikum.
Erfindungsgemäß ist das Zytostatikum dadurch gekennzeichnet,
das es im Rahmen der Resistenzentwicklung einer Krebszelle durch
einen ABC-Transporter vermittelt aus einer Krebszelle transportiert
wird. Entsprechende, im Rahmen der „Multi-drug” Resistenz
dann wirkungslose (oder schlechter wirksame) Zytostatika sind zum
Beispiel bevorzugt ausgewählt aus Vincristin, Doxorubicin,
Daunorubicin, Vinblastin, Methotrexat, SN-38, CPT-11, Mithramycin,
Mitoxantron, Epirubicin, Etoposid, p-Aminohippurat, Ochratoxin,
Cisplatin, Sulphinpyrazon, 9-(2-Phosphonylmethoxyethyl)adenin (PMEA),
9-(2-Phosphonylmethoxyethyl)guanin (PMEG), Azidothymidin (AZT),
3'-Azido-3'-desoxythymidin Monophosphat (AZTMP), 3TC, d4T, 6-Thioguanine,
6-Mercaptopurin, Topotecan, 5-HP, ZD1694, GW1843, Methotrexat/Antifolat,
Flavopiridol, 5-FU, Lamivudin, Zidovudin, Iressa, Colchicin, Adriamycin,
Digoxin, Saquinavir, Paclitaxel, Verapamil, PSC833, GG918, V-104,
Cyclosporin A, V-104, Fumitremorgin C, Actinomycin D, Doxetaxel,
Irinotecan, Mitomycin C, Tamoxifen, Tenoposid und Gefitinib. Die
Effektivität aller dieser Zytostatika kann gemäß der
vorliegenden Erfindung verbessert werden (siehe z. B. Calcagno
AM, Kim IW, Wu CP, Shukla S, Ambudkar SV. ABC drug transporters
as molecular targets for the prevention of multidrug resistance
and drug-drug interactions. Curr Drug Deliv. 2007 Oct; 4(4): 324–33).
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine pharmazeutische
Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
bevorzugt, in welcher der den Wirkstoff transportierende ABC-Transporter ausgewählt
ist aus ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCC3, ABCC4, ABCC5 und/oder ABCG2.
Weiter bevorzugt ist eine pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung, wobei die Krebszelle ein mutiertes oder
Wildtyp-p53 Protein umfasst. Besonders bevorzugt ist die Verwendung
in p53-negativen und p53-Mutanten menschlichen Tumorzellen. Noch
weiter bevorzugt ist eine pharmazeutische Zusammenset zung gemäß der
vorliegenden Erfindung, wobei die Krebszelle mindestens einen ABC-Transporter überexprimiert.
Die Überexpression von ABC-Transporter ist einer der wesentlichen
Schritte bei der Entwicklung vieler Multi-drug resistenten Krebserkrankungen.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung dann ein
Verfahren zur Identifizierung von ABC-Transporter inhibierenden
Substanzen, wobei das die Schritte von a) in Kontakt bringen einer
einen ABC-Transporter exprimierenden Zelle mit mindestens einer
den ABC-Transporter potentiell inhibierenden Substanz, zusammen
mit mindestens einem durch den ABC-Transporter vermittelt transportierten
Zytostatikum, und b) Messen des Ausstroms und/oder der Ansammlung
des mindestens einen ABC-Transporter exportierten Zytostatikums
in Anwesenheit der potentiell inhibierenden Substanz und, gegebenenfalls,
der Abwesenheit der potentiell inhibierenden Substanz, umfasst.
Das Verfahren kann in vitro oder in vivo (z. B. in einem nicht-humanen
rekombinanten ABC-Transporter exprimierenden Tiermodell) durchgeführt
werden. Bevorzugt sind die potentiell inhibierenden Substanzen erfindungsgemäß ausgewählt
aus einer Verbindung der allgemeinen Formel (I)
worin X
1 ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus C
1-C
12 Alkoxy und C
1-C
12 Alkoxy substituiert mit Trifluormethyl
oder Fluor; X
2 ausgewählt ist aus
der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, C
1-C
12 Alkyl, und -C(X
4X
5)-X
6; X
3 ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C
1-C
12 Alkoxy, Halogen und -C(X
4X
5)-X
6 unter der Voraussetzung,
dass, wenn X
2 Wasserstoff, Halogen oder
C
1-C
12 Alkyl ist,
X -C(X
4X
5)-X
6 ist; X
4 und X
5 sind C
1-C
12 Alkyl und können miteinander
verbunden sein, um ein Cycloalkyl zu bilden; X
6 ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus C
1-C
12 Alkyl, Cyano, -CH
2-OH,
-CH
2-O-C
1-C
12 Alkyl, -CH
2-O-C
1-C
12 Alkyl substituiert
mit C
1-C
12 Alkoxy,
-C(O)X
7, und -CH
2-NX
8X
9; X
7 ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Hydroxy, C
1-C
12 Alkoxy, Morpholino und NX
8X
9; X
8 und X
9 unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C
1-C
12 Alkyl, C
1-C
12 Alkyl substituiert mit C
1-C
12 Alkoxy oder Cyano und C
1- C
12 Alkoxy; Y
1 und
Y
2 unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Cyano und Azetylen; R
ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Piperidinyl
substituiert, Heterocyclen mit fünf oder sechs Ringatomen,
Piperidinyl substituiert mit -NX
8X
9 und
worin n = 1 oder 2 ist, R
1 kann einer oder mehr Substituenten ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Oxo, C
1-C
12 Alkyl substituiert mit R
2,
-C(O)R
3 und -SO
2-C
1-C
12 Alkyl; R
2 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Hydroxy, C
1-C
12 Alkoxy,
Trifluormethyl, -cyano, -NH-SO
2-C
1-C
12 Alkyl, -NH-C(O)-C
1-C
12 Alkyl, -C(O)-C
1-C
12 Alkyl, -C(O)R
4, -C(O)-NX
8X
9, -SO
2-C
1-C
12 Alkyl und -SO
2-NX
8X
9,
R
3 ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Heterocyclen mit fünf Ringatomen, C
1-C
12 Alkyl, C
1-C
12 Alkoxy und
C
1-C
12 Alkyl substituiert mit
C
1-C
12 Alkoxy; und
R
4 ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Hydroxy, C
1-C
12 Alkoxy,
Morpholino und -NX
8X
9 und
wobei die absolute Stereochemie an der 4- und 5-Position des Imidazolinrings
jeweils S und R ist, und Enantiomeren und chemischen Derivaten davon,
und pharmazeutisch akzeptablen Salzen und Ester davon.
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Weiter
bevorzugt sind die potentiell inhibierenden Substanzen erfindungsgemäß ausgewählt
aus einer Verbindung der allgemeinen Formel (II)
worin R
5 ausgewählt
ist aus H, Oxo, und C
1-C
6 Alkyl,
R
6 ausgewählt ist aus H, Oxo, und
C
1-C
6 Alkyl, gegebenenfalls
substituiert mit C
1-C
6 Alkoxy,
Trifluormethyl, -Cyano, -NH-SO
2- C
1-C
6 Alkyl, -NH-C(O)-C
1-C
6 Alkyl, -C(O)-C
1-C
6 Alkyl, und -SO
2-C
1-C
6 Alkyl,
R
7 ausgewählt ist aus C
1-C
6 Alkyl, gegebenenfalls
substituiert mit Trifluormethyl oder Fluor, R
8 ausgewählt
ist aus C
1-C
6 Alkyl,
und Enantiomeren und chemischen Derivaten davon, und pharmazeutisch
akzeptablen Salzen und Ester davon.
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Der
zweite wesentliche Bestandteil im Screeningverfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung ist ein Zytostatikum. Erfindungsgemäß ist
das Zytostatikum dadurch gekennzeichnet, das es in Rahmen der Resistenzentwicklung
einer Krebszelle durch einen ABC-Transporter vermittelt aus einer
Krebszelle transportiert wird. Entsprechende Zytostatika sind zum
Beispiel bevorzugt ausgewählt aus Vincristin, Doxorubicin,
Daunorubicin, Vinblastin, Methotrexat, SN-38, CPT-11, Mitoxantron,
Epirubicin, Etoposid, p-Aminohippurat, Ochratoxin, Cisplatin, Sulphinpyrazon,
9-(2-Phosphonylmethoxyethyl)adenin (PMEA), 9-(2-Phosphonylmethoxyethyl)guanin
(PMEG), Azidothymidin (AZT), 3'-Azido-3'-desoxythymidin Monophosphat
(AZTMP), 3TC, d4T, 6-Thioguanine, 6-Mercaptopurin, Topotecan, 5-HP,
ZD1694, GW1843, Methotrexat/Antifolat, Flavopiridol, 5-FU, Lamivudin,
Zidovudin, Iressa, Colchicin, Adriamycin, Digoxin, Saquinavir, Paclitaxel,
Verapamil, PSC833, GG918, V-104, Cyclosporin A, V-104, Fumitremorgin
C, Actinomycin D, Doxetaxel, Irinotecan, Mitomycin C, Tamoxifen,
Tenoposid und Gefitinib.
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Die
beiden Bestandteile werden dann erfindungsgemäß mit
einer einen ABC-Transporter exprimierenden Zelle in Kontakt gebracht.
Bevorzugt ist ein Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei der ABC-Transporter ausgewählt ist aus
ABCB1 (MDR1/P-gp), ABCC1, ABCC2 (MRP2), ABCC3, ABCC4, ABCC5 und
ABCG2 (BCRP). Weiter bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes
Verfahren, wobei die Zelle eine Krebszelle ist, die ein mutiertes
oder Wildtyp-p53 Protein umfasst. Besonders bevorzugt ist ein Screening
in p53-negativen und p53-Mutanten menschlichen Tumorzellen. UKF-NB-3-Zellen
und UKF-NB-3rDOX20Zellen
exprimieren Wildtype p53, während UKF-NB-3rVCR10(C135F), UKF-NB-4(C175F), und Be(2)-C(C135F)-Zellen
p53-Mutationen aufweisen. Noch weiter bevorzugt ist ein Verfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Krebszelle
mindestens einen ABC-Transporter überexprimiert. Die Überexpression
von ABC-Transporter ist einer der wesentlichen Schritte bei der
Entwicklung vieler Multi-drug resistenten Krebserkrankungen.
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Weiter
bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren,
wobei die Zelle für den ABC-Transporter rekombinant ist.
Verfahren zur Herstellung solcher rekombinanten Zellen sind dem
Fachmann bekannt. Bevorzugte Beispiele sind Zellen auf Basis von
UKF-NB-3 oder UKF-Rhb-1 (siehe Beispiele).
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Das
oben genannte Verfahren umfasst weiterhin das Messen des Ausstroms
und/oder der Ansammlung des mindestens einen ABC-Transporter exportierten-Zytostatikums
in Anwesenheit der potentiell inhibierenden Substanz und, gegebenenfalls,
der Abwesenheit der potentiell inhibierenden Substanz. Beispiele
für geeignete Zytostatika sind Rhodamin 123, JC-1 und Calcein-AM.
Bevorzugt ist weiter, dass das Zytostatikum markiert ist, so dass
der Ausstrom leicht gemessen werden kann. Dazu können alle,
die Wirkung und den Ausstrom des Zytostatikums bevorzugt nicht oder
nur wenig behindernden Marker verwendet werden, wie zum Beispiel
Fluoreszenzmarker oder radioaktive Markierungen. Der Ausstrom kann
dabei chromatographisch, photometrisch, fluorometrisch (z. B. per
FACS) oder über einen Antikörper gemessen werden.
Gegebenenfalls kann bevorzugt zur Erzeugung eines Vergleichswertes
der Ausstrom auch in Abwesenheit der potentiell inhibierenden Substanz
vorgenommen werden.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Aspekt des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird dann in einem weiteren Schritt die identifizierte
Substanz ausgewählt und chemisch derivatisiert (siehe oben)
und, gegebenenfalls, das Verfahren wiederholt. In mehreren Selektionsrunden
kann die identifizierte Substanz so in ihrer Aktivität
verbessert werden, d. h. den Ausstrom noch besser inhibieren.
-
Ein
weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft dann eine ABC-Transporter
inhibierende Substanz, identifiziert mit einem erfindungsgemäßen
Verfahren. Optimalerweise wird diese Substanz zusammen mit dem entsprechenden
Zytostatikum gemeinsam entwickelt, um als Kombination in einer pharmazeutischen Zusammensetzung
gemäß der Erfindung angewendet zu werden.
-
Ein
weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft dann die Verwendung
einer pharmazeutischen Zusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung oder einer ABC-Transporter inhibierenden
Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung, gegebenenfalls
in Kombination mit einem Zytostatikum, zur Behandlung von proliferativen
Erkrankungen, insbesondere bevorzugt von Krebserkrankungen. Bevorzugt
ist eine Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wobei die Krebserkrankung Chemoresistenz und/oder Multi-drug Resistenz
umfasst, wobei diese bevorzugt ABC-Transporter-vermittelt sind.
Weiter bevorzugt ist eine Verwendung gemäß der
vorliegenden Erfindung, wobei an der Krebserkrankung ein mutiertes
oder Wildtyp-p53 Protein beteiligt ist. Die Verwendung kann zum
Beispiel zusammen mit einer geeigneten, pharmazeutisch verträglichen
Verdünnungslösung oder Trägersubstanz
erfolgen.
-
Beispiele
für entsprechende Krebserkrankungen im Rahmen der vorliegenden
Erfindung sind ausgewählt ist aus soliden Tumoren, Brustkrebs,
Neuroblastom, Rhabdomyosarkom und alveolärem Rhabdomyosarkom,
insbesondere bei Kinder und Jugendlichen, sowie Prostatakarzinome.
-
Ein
noch weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft dann ein
Verfahren zur Behandlung einer Krebserkrankung, umfassend Verabreichung
einer pharmazeutischen Zusammensetzung gemäß der
vorliegenden Erfindung oder einer ABC-Transporter inhibierenden
Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung, gegebenenfalls
in Kombination mit einem Zytostatikum. Bevorzugt ist eine Behandlung
gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Krebserkrankung
Chemoresistenz und/oder Multi-drug Resistenz umfasst, wobei diese bevorzugt
ABC-Transporter-vermittelt sind. Weiter bevorzugt ist eine Behandlung
gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei an der
Krebserkrankung ein mutiertes oder Wildtyp-p53 Protein beteiligt
ist. Auch hier sind Beispiele für entsprechende Krebserkrankungen
ausgewählt aus soliden Tumoren, Brustkrebs, Neuroblastom, Rhabdomyosarkom
und alveolärem Rhabdomyosarkom, insbesondere bei Kinder
und Jugendlichen, sowie Prostatakarzinome.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung
einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen Verbindung(en)
Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von zur Behandlung
von proliferativen Erkrankungen, und bevorzugt Krebserkrankungen.
Diese Herstellung und Anwendung kann analog zu den oben beschriebenen
Weisen erfolgen.
-
Obwohl
der breite Bereich von anti-Krebs Wirkstoffen, die eine verbesserte
Aktivität in Kombination mit Nutlin 3 zeigten, und die
Inhibierung des Rhodamin 123 Ausstroms eine zentrale Rolle of P-gp
anzeigen, kann die Interferenz mit anderen ABC Transportern mit
den vorliegenden Daten nicht unbedingt ausgeschlossen werden. Eine
weitere systematische Analyse des Einflusses von Nutlin-3 auf die
Aktivität of ABC Transporter wird gerade durchgeführt.
Darüber hinaus ist Nutlin-3 ein Razemat, wobei Nutlin-3a
dasjenige Enantiomer ist, das als MDM2 Antagonist wirkt, während
Mutlin-3b MDM2 nicht beeinträchtigt (Vassilev, 2007).
Da die Überexpression of ABC Transporter zu den wichtigsten
Chemoresistenzmechanismen zählt, können Nutline
und insbesondere Nutlin-3 als eine neue Lead-Struktur für
das Design von ABC Transporter Inhibitoren dienen.
-
Die
Erfindung soll nun in den folgenden Beispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten Figuren und das Sequenzprotokoll weiter
beschrieben werden, ohne jedoch auf die Beispiele beschränkt
zu werden. Für die Zwecke der Erfindung sind alle hier
zitierten Publikationen durch Bezugnahme aufgenommen.
-
Legenden für Figuren
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1.
Einfluss von Nutlin-3 auf die chemosensitiven p53-Wildtyp (UKF-NB-3)
oder Vincristin-resistenten, p53-mutierten, P-Glycoprotein-überexprimierenden
(UKF-NB-3
rVCR
10)
Neuroblastom- und chemosensitiven, p53-Wildtyp (UKF-Rhb-1) oder
Vincristin-resistenten, p53-mutierten, P-Glycoprotein-überexprimierenden (UKF-Rhb-1
rVCR
10) Rhabdomyosarcomzellen.
A) Zell-Lebensfähigkeit relativ zur nicht-behandelten Kontrolle von
Nutlin-3-behandelten UKF-NB-3 (•), UKF-NB-3
rVCR
10 (
),
UKF-Rhb-1 (
)
oder UKF-Rhb-1
rVCR
10 (
)
Zellen bestimmt durch den MTT Assay nach 96 h Inkubation; B) Expression
der p53 Zielgene p21, MDM2 und GADD45 (GADD) in Nutlin-3 (20 μM)-behandelten
UKF-NB-3 oder UKF-NB-3
rVCR
10 Zellen
nach 8 h, nachgewiesen durch real-time PCR; C) Expression der p53
Zielgene p21, MDM2 und GADD45 (GADD) in Nutlin-3 (20 μM)-behandelten
UKF-Rhb-1 oder UKF-Rhb-1
rVCR
10 Zellen
nach 8 h, nachgewiesen durch real-time PCR; D) Repräsentative
Photographien, die die Effekte von Vincristin, Nutlin-3 oder deren
Kombination auf UKF-NB-3
rVCR
10 oder
UKF-Rhb-1
rVCR
10 Zellen
zeigen. * P < 0,05
verglichen mit nicht-behandelten Kontrollen.
-
2.
Einfluss von Nutlin-3 auf die Vincristin Cytotoxizität
und Rhodamin Ansammlung in Krebszellen. A) Lebensfähigkeit
von chemosensitiven, p53-Wildtyp (UKF-NB-3) oder Vincristin-resistenten,
p53-mutierten, P-Glycoprotein-überexprimierenden (UKF-NB-3rVCR10) Neuroblastomzellen,
behandelt mit Vincristin (VCR), Nutlin-3 oder Kombinationen von
VCR und Nutlin-3; B) Lebensfähigkeit von chemosensitiven,
p53-Wildtyp (UKF-Rhb-1) oder Vincristin-resistenten, p53-mutierten,
P-Glycoprotein-überexprimierenden (UKF-Rhb-1rVCR10) Rhabdomyosarcomzellen, behandelt mit
Vincristin (VCR), Nutlin-3 oder Kombinationen von VCR und Nutlin-3;
C) Repräsentative Photographien, die die Rhodamin 123 Fluoreszenz
in p53-Wildtyp (UKF-NB-3) oder Vincristin-resistenten, p53-mutierten,
P- Glycoprotein-überexprimierenden (UKF-NB-3rVCR10) Neuroblastomzellen; Rhodamin Fluoreszenz
in p53-Wildtyp (UKF-NB-3) oder Vincristin-resistenten, p53-mutierten,
P-Glycoprotein-überexprimierenden (UKF-NB-3rVCR10) Neuroblastomzellen zeigen, bestimmt durch
Durchflusszytometrie. n. d. = keine lebensfähigen Zellen
nachweisbar; * P < 0,05
verglichen mit nicht-behandelter Kontrolle; # P < 0,05 verglichen mit jeder einzelnen
Behandlung
-
3.
Einfluss of Nutlin-3 auf die zelluläre Ansammlung von ABC
Transportersubstrat. A) Konzentrations-abhängiger Effekt
von Nutlin auf Rhodamin (0,5 μM). Ansammlung in p53-mutierten,
P-Glycoprotein-überexprimierenden (UKF-NB-3rVCR10) Neuroblastomzellen; B) Repräsentative
Durchflusszytometrie-Experimente, die die Rhodamin 123 (2 μM)
oder Calcein-AM (2 μM) Ansammlung in MDCKII Zellen, MDCKII
Zellen, stabil transfiziert mit MDR-1, das für P-Glycoprotein
(MDCKII MDR1) kodiert, oder MDCKII Zellen, stabil transfiziert mit
MRP-1 (MDCKII MRP1), ohne (weiße Peaks) oder mit (schwarze
Peaks) Nutlin-3 (20 μM) Behandlung; zeigen C) Rhodamin
(2 μM) Ansammlung in MDCKII, MDCKII MDR1, oder MDCKII MRP1
Zellen ohne oder mit Nutlin-3 (20 μM) Behandlung, bestimmt
durch Durchflusszytometrie; D) Calcein-AM (2 μM) Ansammlung
in MDCKII, MDCKII MDR1, oder MDCKII MRP1 Zellen, ohne oder mit Nutlin-3
(20 μM) Behandlung, bestimmt durch Durchflusszytometrie.
* P < 0,05 verglichen
mit nicht-behandelter Kontrolle.
-
Materialien und Methoden
-
Zelllinien
-
Die
Neuroblastomzelllinien UKF-NB-4 und UKF-NB-3 sowie die Sublinien
adaptiert an Doxorubicin (20 ng/ml) (UKF-NB-3rDOX20) oder Vincristin (10 ng/ml) (UKF-NB-3rVCR10) wurden wie
beschrieben etabliert (8,9). Be(2)-C-Zellen wurden von ATCC (Manassass,
VA, USA) bezogen. Die alveoläre Rhabdomyosarkomzelllinie UKF-Rhb-1
wurde in unserem Labor aus einer Knochenmarksmetastase etabliert.
Die alveoläre Rhabdomyosarkomzelllinie Rh30 wurde von Dr.
P. J. Houghton (St. Jude’s Children’s Research
Hospital, Memphis, Tennessee) zur Verfügung gestellt. Die
Vincristin-resistenten Rhabdomyosarkomzelllinien UKF-Rhb-1rVCR10 und Rh30rVCR10 wurden durch
Adaptation von UKF-Rhb-1 bzw. Rh30 an das Wachstum in Gegenwart
von 10 ng/ml etabliert.
-
UKF-NB-3-Zellen
und UKF-NB-3rDOX20Zellen
exprimieren Wildtype p53, während UKF-NB-3rVCR10(C135F), UKF-NB-4(C175F), und Be(2)-C(C135F)-Zellen
p53-Mutationen aufweisen (Kotchetkov et al., 2005; Michaelis
et al., 2007). UKF-NB-3-Zellen exprimieren keine erhöhten
P-gp-Mengen, während alle anderen Neuroblastomazellen eine
hohe P-gp-Expression zeigen (Kotchetkov et al., 2005; Michaelis et
al., 2007). Die Untersuchung des p53-Status von UKF-Rhb-1
und UKF-Rhb-1rVCR10 ergab,
dass parenterale UKF-Rhb-1-Zellen Wildtype-p53 exprimieren und UKF-Rhb-1rVCR10-Zellen eine
p53-Mutation aufweisen (K291X). UKF-Rhb-1-Zellen zeigen keine P-gp-Expression,
UKF-Rhb-1rVCR10-Zellen
eine hohe P-gp-Expression (Daten nicht gezeigt). Rh30 hat eine p53-Mutation
(R273C) (12) aber keine P-gp-Expression. Rh30rVCR10 zeigt eine hohe P-gp-Expression.
-
Die
Zelllinien MDCKII MDR1 (Bakos et al., 1998), MDCKII MRP1 (Bakos
et al., 1998), MDCKII MRP3 (Kool et al., 1999),
und die nicht-transfizierte Kontrollzelllinie MDCKII wurden von
Dr. P. Borst, Dr. M. de Haas, und Dr. A. H. Schinkel (Nederlands
Kanker Instituut, NKI, Amsterdam, Niederlande) zur Verfügung
gestellt. P53-negative, P-gp-negative PC-3 Prostatakrebszellen,
die kein MRP-1 exprimieren, wurden von ATCC (Manassass, VA, USA)
bezogen. Die Adaptation von PC-3 an Vincristin 10 ng/ml resultierte
in einer Zelllinie (PC-3rVCR10),
die MRP-1-Überexpression jedoch keine P-gp-Expression zeigte.
-
Alle
Zelllinien wurden in IMDM, ergänzt mit 10% FBS, 100 IU/ml
Penicillin und 100 mg/ml Streptomycin bei 37°C kultiviert.
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Mutationsanalyse von p53
-
Das
TP53-Gen wurde mit cDNAs mit den folgenden Primerpaaren sequenziert:
TP53 Ex2-3-f GTGACACGCTTCCCTGGAT (SEQ ID No. 1) und TP53 Ex2-3-r
TCATCTGGACCTGGGTCTTC (SEQ ID No. 2); TP53 Ex4-5-f CCCTTCCCAGAAAACCTACC
(SEQ ID No. 3) und TP53 Ex4-5-r CTCCGTCATGTGCTGTGACT (SEQ ID No.
4); TP53 EX6-7f GTGCAGCTGTGGGTTGATT (SEQ ID No. 5) und TP53 Ex6-7r
GGTGGTACAGTCAGAGCCAAC (SEQ ID No. 6); Tp53 Ex8-9-f CCTCACCATCATCACACTGG
(SEQ ID No. 7) und TP53 Ex8-9-r GTCTGGTCCTGAAGGGTGAA (SEQ ID No.
8). Darüber hinaus wurden die Zelllinien auf TP53-Mutationen
mittels Sequenzanalyse genomischer DNA wie beschrieben untersucht.
Die PCR wurde wie beschrieben durchgeführt. Jedes Amplikon
wurde bidirektional sequenziert.
-
Die
P53 cDNA wurde durch Amplifizieren von vier überlappenden
Polymerase Kettenreaktions-(PCR)Fragmenten sequenziert, die die
gesamte kodierende Sequenz abdeckten. Die Primersequenzen und Fragmentgrößen
waren:
GACACGCTTCCCTGGATTGGC (SEQ ID No. 9) und GCAAAACATCTTGTTCAGGGC
(SEQ ID No. 10), 452 bp;
GTTTCCGTCTGGGCTTCTTGC (SEQ ID No.
11) und GGTACAGTCAGAGCCAACCTC (SEQ ID No. 12), 367 bp;
TGGCCCCTCCTCAGCATCTTA
(SEQ ID No. 13) und CAAGGCCTCATTCAGCTCTC (SEQ ID No. 14), 481 bp;
CGGCGCACAGAGGAAGAGAATC
(SEQ ID No. 15) und
CGCACACTTATTGCAAGCAAGGG (SEQ ID No. 16),
444 bp.
-
Die
Amplifikationsprodukte wurden gereinigt, und 25 ng des sauberen
Produkts wurden Zyklus-Sequenzierung unter der Verwendung des BigDye
Terminator v1.1 Cycle Sequencing Kits (Applied Biosystems, Foster
City, CA, USA) unterzogen.
-
Wirkstoffe
-
Lösungen
von Vincristin (Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Germany) und Doxorubicin
(Cell Pharm, Hannover, Germany) wurden nach den Herstellerangaben
hergestellt. Nutlin-3, Rhodamin 123, Calcein-AM und JC-1 wurden
von Merck Biosciences (Darmstadt, Germany) bezogen.
-
Zelllebensfähigkeitstests
-
Die
Zelllebensfähigkeit wurde mit Hilfe des 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid(MTT)-Assays
nach 96 h-Inkubation (Mosmann, 1983) wie beschrieben
(Michaelis et al., 2004) gemessen.
-
Real-time PCR
-
Die
Gesamt-DNA wurde mit TRI-Reagenz (Sigma-Aldrich, Munich, Germany)
isoliert. Die reverse Transkription und die Real-time PCR wurden
wie beschrieben durchgeführt. Die folgenden Primer-Sequencen wurden
verwendet:
18s rRNA forward 5'-GTG AAA CTG CGA ATG GCT CAT
(SEQ ID No. 17),
18s rRNA reverse 5'-CTG ACC GGG TTG GTT TTG
AT (SEQ ID No. 18),
18s rRNA probe 5'-(VIC) TGG TCG CTC CTC
TCC CAC – (TAMPA) (SEQ ID No. 19),
MDM2 forward 5'-TGT
TGG TGC ACA AAA AGA CA (SEQ ID No. 20),
MDM2 reverse 5'-CAC
GCC AAA CAA ATC TCC TA (SEQ ID No. 21),
p21 forward 5'-GCC
CGT GAG CGA TGG AA (SEQ ID No. 22),
p21 reverse 5'-ACG CTC
CCA GGC GAA GTC (SEQ ID No. 23),
GADD45 forward 5'-GCA CGC
CGC GCT CTC T (SEQ ID No. 24),
GADD45 reverse CTT ATC CAT CCT
TTC GGT CTT CTG (SEQ ID No. 25).
-
Die
Ergebnisse sind als relative Veränderungen dargestellt.
Die relative Quantifizierung wurde mit der SDS2.1 Software (Applied
Biosystems) bestimmt, die auf dem ABI PRISM 7900HT zur Verfügung
gestellt wurde. Eine Normalisierung wurde unter der Verwendung von
18S rRNA als endogene Kontrolle erhalten. Die Ergebnisse sind als
-fache Veränderung angegeben.
-
Durchflusszytometrie und Untersuchung
des Ausstroms von ABC-Transportersubstraten
-
Die
Expression der ABC-Transporter P-gp (Alexis Biochemicals via AXXORA
Deutschland, Lörrach, Germany), MRP-1 (Kamiya Biomedical
Company, Seattle, WA, USA), MRP-3 (ABCC3, Kamiya Biomedical Company,
Seattle, WA, USA), und Brustkrebs Resistenzprotein (BCRP/ABCG2,
Kamiya Biomedical Company, Seattle, WA, USA) wurde durchflusszytometrisch
unter Verwendung der Antikörper nach den Herstellerangaben
durchgeführt.
-
Um
den ABC-Transporter-vermittelten Ausstrom zu messen, wurden die
Zellen mit Rhodamin 123 (0.1 μM, P-gp, MRPs), JC-1 (0.1 μM,
P-gp), oder Clcein-AM (2 μM, MRPs) für 60 min
inkubiert. Dann wurden die Zellen mit PBS gewaschen und für
60 min inkubiert, um den Substanzausstrom zu ermöglichen.
Anschließend wurden die Zellen im Durchflusszytometer untersucht
(FACSCalibur, Becton Dickinson, Heidelberg, Germany). Rhodamin 123
wurde auf dem Fl1-Kanal gemessen, JC-1 und Calcein-AM auf dem FL2-Kanal.
-
Daher
wurde im Rahmen der Erfindung der Einfluss von Nutlin-3 auf chemoresistente
Neuroblastom- und Rhabdomyosarkom-Zellen allein oder in Kombination
mit cytotoxischen Wirkstoffen untersucht. Da von Nutlin-3 gezeigt
wurde, dass es anti-Krebs Effekte bewirkt, die von der MDM2 Inhibierung
unabhängig sind, wurden p53-mutierte Zellen mit eingeschlossen.
Das überraschendste Ergebnis dabei war, dass Nutlin-3 als ein
potenter Inhibitor der ATP-Bindungskassetten (ABC) Transporter P-Glykoprotein
wirkt und daher eine neue Klasse von ABC Transporter-Inhibitoren
definiert.
-
Ergebnisse
-
Einfluss von Nutlin-3 auf die Lebensfähigkeit
von Krebszellen
-
Die
Nutlin-3 Sensitivität unterscheidet sich zwischen p53 Wildtyp
und p53 mutierten Zellen deutlich (Tabelle 1; 1A).
Die p53 Wildtyp Zellen zeigten IC50 Werte < 3 μM.
Die p53-mutierten Zellen haben IC50 Werte > 17 μM. In Übereinstimmung
damit induzierte die Nutlin-3 Behandlung die Expression of p53 Zielgenen (p21,
MDM2, GADD45) in p53 Wildtyp Zellen, jedoch nicht in p53-mutierten
Zellen wie für UKF-NB-3, UKF-NB-3rVCR10, UKF-Rhb-1, und UKF-Rhb-1rVCR10 Zellen mittels real-time PCR in 1B und C gezeigt ist.
-
Effizienz von Nutlin-3 in Kombination
mit anti-Krebs Wirkstoffen
-
Von
Nutlin-3 wurde bereits gezeigt, dass es die cytotoxische Aktivität
von anti-Krebs Wirkstoffen verstärkt (Vassilev
et al., 2007). Die Erfinder untersuchten zuerst die Kombination
von Nutlin-3 und Vincristin in UKF-NB-3 und in UKF-NB-3rVCR10 Zellen. In UKF-NB-3 Zellen induzierten
Nutlin-3 und Vincristin eine additive Cytotoxizität (2A). Überraschenderweise und
in scharfem Gegensatz zu den mit UKF-NB-3 erhaltenen Ergebnissen,
erhöhten Nutlin dramatisch die Vincristin Sensitivität
dieser Zellen in Konzentrationen, die für UKF-NB-3rVCR10 Zellen nicht-toxisch
waren (2A). Die Kombination of Nutlin-3
und Vincristin in Konzentrationen, die allein die Lebensfähigkeit
der UKF-NB-3rVCR10 Zellen
nicht beeinträchtigten (Nutlin-3 20 μM, Vincristin
1,6 ng/ml) verursachten, die vollständige Zerstörung
aller UKF-NB-3rVCR10 Zellen. Ähnliche
Ergebnisse wurden für den Vergleich von UKF-Rhb-1 Zellen
(p53 Wildtyp, geringe P-gp Expression) und UKF-Rhb-1rVCR10 Zellen (2B)
erhalten. Die Untersuchung von weiteren Zelllinien ergab, dass nicht-toxische
oder moderat toxische Nutlin-3 Konzentration die IC50 Konzentration
von Vincristin in p53 Wildtyp und P-gp negativen Zellen leicht erhöhten
(< 2-fach; UKF-NB-3,
UKF-Rhb-1), jedoch die IC50 Konzentrationen
von Vincristin in p53-mutierten und P-gp positiven Zellen massiv
abnehmen ließen (92 bis 3434-fach; UKF-NB-3rVCR10, UKF-Rhb-1rVCR10, UKF-NB-4; Be(2)-C) (Tabelle 1). Das lässt
vermuten, dass Nutlin-3 möglicherweise den P-gp-vermittelten
Vincristin Ausstrom inhibiert. In der p53 Wildtyp- und P-gp überexprimierenden
Zelllinie UKF-NB-3rDOX20,
wurde die IC50 Konzentration für
Vincristin durch Nutlin-3 (1 μM) 28,9-fach verringert (Tabelle
1). Der verringerte Effekt auf die Vincristin Sensitivität,
verglichen mit anderen P-gp-überexprimierenden Zelllinien
kann vielleicht durch die relativ geringe Nutlin-3 Konzentration
erklärt werden, die aufgrund der höheren Nutlin-3
Sensitivität dieser p53 Wildtyp Zelllinie angewendet werden
musste.
-
Um
weiter zu untersuchen, ob Nutlin-3 Krebszellen gegenüber
anti-Krebs Wirkstoffen durch Interferenz mit P-gp-vermitteltem Wirkstoff-Ausstrom
sensitiver macht, wurden UKF-NB-3rVCR10 oder UKF-Rhb-1rVCR10 Zellen mit Nutlin-3 in Kombination mit
einer Zahl von zusätzlichen cytotoxischen Wirkstoffen mit
verschiedenen cytotoxischen Wirkweisen behandelt. Die Nutlin-3 Behandlung
erhöhte die Sensitivität von UKF-NB-3rVCR10 und UKF-Rhb-1rVCR10 Zellen gegenüber den strukturell
nicht-verwandten P-gp Substraten Doxorubicin, Paclitaxel, Etoposid,
Mitoxantron und Actinomycin D deutlich, beeinträchtigt
jedoch die Sensitivität gegen Cisplatin, das als ein P-gp
Substrat bekannt ist, nicht signifikant.
-
Einfluss von Nutlin auf den ABC-Transporter-vermittelten
Ausstrom von Fluoreszenz-Substraten
-
Um
den Einfluss von Nutlin-3 auf den P-gp-vermittelten Substanzausstrom
zu untersuchen, wurde dessen Einfluss auf den Ausstrom des fluoreszierenden
P-gp Substrats Rhodamin 123 gemessen. Die Rhodamin 123 Fluoreszenz
wurde in P-gp-negativen UKF-NB-3 Zellen, jedoch nicht in P-gp-überexprimierenden UKF-NB-3rVCR10 Zellen (2C, D) nachgewiesen. Die Nutlin-3 Behandlung
induzierte eine Ansammlung von Rhodamin 123 in UKF-NB-3rVCR10 Zellen (2C,
D) in einer Konzentrations-abhängigen Weise (3A). Diese Effekte waren ähnlich
zu denjenigen, die durch den bekannten P-gp Ausstrom-Inhibitor Verapamil
induziert (2D) werden. Die Untersuchung
des P-gp Substrats JC-1, das strukturell nicht mit Rhodamin 123
verwandt ist, führten zu ähnlichen Ergebnissen,
der Ansammlung in UKF-NB-3 Zellen, jedoch nicht in UKF-NB-3rVCR10 Zellen, und
der Inhibierung des JC-1 Ausstroms durch Nutlin-3 in UKF-NB-3rVCR10 Zellen.
-
P-gp
gehört zur Familie der sogenannten ATP-Bindungs-Kassette(ABC)-Transporter,
von denen bekannt ist, dass sie viele Substanzen einschließlich
vieler anti-Krebs Wirkstoffe aus der Zelle (Szakacs et al., 2006; Calcagno
et al., 2007) hinaus transportieren. Zusätzlich
zu P-gp, der das Genprodukt des Multi-drug Resistenzgens 1 (MDR1
auch ABCB1 genannt) ist, wurde von anderen ABC-Transportern einschließlich
Multi-drug Resistenzprotein 1 (MRP-1/ABCC1) gezeigt, dass es an
der Krebszellen-Chemoresistenz beteiligt ist (Szakacs et
al., 2006; Calcagno et al., 2007). In
UKF-NB-3rVCR10 Zellen,
spielt P-gp eine dominante Rolle unter den ABC-Transportern. Keine
signifikante Überexpression anderer ABC Transporter konnte
nachgewiesen werden. Darüber hinaus beeinträchtigte
ein MRP-3-spezifischer oder Brustkrebs Resistenzprotein (BCRP/ABCG2)-spezifischer
Inhibitor den Ausstrom verschiedener Fluoreszenzsubstrate aus UKF-NB-3rVCR10 Zellen nicht
signifikant. Um weiter zu bes tätigen, dass Nutlin-3 P-gp
inhibiert, und um seine potentiellen Effekte auf andere ABC-Transporter
zu untersuchen, wurde die Anhäufung von Rhodamin 123, das
ein Substrat von P-gp und MRP-1 ist, in MDCKII Zellen, die P-gp
(MDCKII MDR1) oder MRP-1 (MDCKII MRP1) stabil überexprimieren,
jeweils mit oder ohne Nutlin Behandlung gemessen. Die Ergebnisse
zeigten ein Fehlen der Rhodamin Ansammlung in MDCKII MDR1 Zellen.
Darüber hinaus verursachte Nutlin-3 eine starke Ansammlung
von Rhodamin 123 in MDCKII MDR1 Zellen, erhöhte die Rhodamin
123 Ansammlung in MDCKII MRP1 Zellen jedoch nur in einem geringeren
Ausmaß (3B, C, D). Die Nutlin-3 (20 μM)
Behandlung erhöhte die Rhodamin 123 Fluoreszenz in MDCKII
MDR1 Zellen 66 ± 21-fach, in MDCKII Zellen 6,3 ± 0,6-fach,
in MDCKII MRP1 Zellen 3,8 ± 0,4-fach und in MDCKII MRP3
Zellen 4,6 ± 1,4-fach. Ähnliche Ergebnisse wurden bei
der Verwendung des Fluoreszenzfarbstoffs Calcein-AM in MDCKII MDR1,
MDCKII MRP1, oder MDCKII MRP3 Zellen erhalten.
-
Zitierte Literatur
-
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