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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es
wurde gezeigt, dass Somatostatin (SS), ein Tetradecapeptid, das
von Brazeau et al. entdeckt wurde, starke inhibitorische Wirkungen
auf zahlreiche sekretorische Prozesse in Geweben, wie beispielsweise
in der Hypophyse, in der Bauchspeicheldrüse und im Gastrointestinaltrakt
aufweist. SS wirkt darüber
hinaus als Neuromodulator im zentralen Nervensystem. Diese biologischen
Wirkungen von SS, die alle inhibitorischer Art sind, werden durch
mehrere G-Protein-gekoppelte Rezeptoren ausgelöst, von denen fünf unterschiedliche Subtypen
charakterisiert wurden (SSTR1–SSTR5)
(Reubi JC, et al., Cancer Res. 47: 551–558, Reisine T. et al., Endocrine
Review 16: 427–442,
Lamberts SW, et al., Endocr Rev 12: 450–482, 4 Patel YC, 1999 Front Neuroendocrinology
20: 157–198).
Diese fünf
Subtypen haben ähnliche
Affinitäten
für die
endogenen SS-Liganden, weisen jedoch eine unterschiedliche Verteilung
in den verschiedenen Geweben auf. Somatostatin bindet die fünf verschiedenen
Rezeptor-(SSTR)-Subtypen mit relativ hoher und gleicher Affinität für jeden
Subtypen.
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Es
gibt Hinweise, dass SS die Zellproliferation durch Anhalten des
Zellwachstums über
die Subtypen SSTR1, 2, 4 und 5 (Buscail L, et al., 1995 Proc Natl
Acad Sci, USA 92: 1580–1584;
Buscail L, et al., 1994 Proc Natl Acad Sci, USA 91: 2315–2319; Florin
T, et al., 1999 Mol Endocrinol 13: 24–37; Sharma K, et al., 1999
Mol Endocrinol 13: 82–90)
oder durch Einleitung der Apoptose über den Subtyp SSTR3 (Sharma
K. et al., 1996 Mol Endocrinol 10: 1688–1696) reguliert. Es wurde
gezeigt, dass SS und verschiedene Analoga die normale und neoplastische
Zellproliferation in vitro und in vivo inhibieren (Lamberts SW,
et al., Endocr Rev 12: 450–482),
und zwar über
spezifische SS-Rezeptoren
(SSTR's) (Patel
YC, 1999 Front Neuroendocrinology 20: 157–198) sowie möglicherweise über verschiedene,
dem Rezeptor nachgelagerte Prozesse (Weckbecker G. et al., Pharmacol Ther
60: 245–264;
Bell GI, Reisine T 1993 Trends Neurosci 16: 34–38; Patel YC, et al., Biochem
Biophys Res Commun 198: 605–612;
Law SF, et al., Cell Signal 7: 1–8). Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf,
dass in normalen und neoplastischen humanen Gewebe verschiedene
SSTR-Subtypen exprimiert werden (Virgolini L, et al., Eur J Clin
Invest 27: 645–647),
was zu verschiedenen Gewebeaffinitäten für zahlreiche SS-Analoga und
zu wechselhaften klinischen Antworten auf ihre therapeutischen Wirkungen
führt.
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Die
Bindung an die verschiedenen Arten von Somatostatin-Rezeptor-Subtypen
ist mit der Behandlung von verschiedenen Zuständen und/oder Erkrankungen
in Verbindung gebracht worden. Beispielsweise ist die Inhibierung
von Wachstumshormone mit dem Somatostatin-Rezeptor vom Typ 2 ("SSTR2") in Verbindung gebracht
wurden (Raynor, et al., Molecular Pharmacol. 43: 838 (1993); Lloyd,
et al., Am. J. Physiol. 268: G102 (1995)), während die Inhibierung von Insulin
mit dem Somatostatin-Rezeptor vom Typ 5 ("SSTR5") in Verbindung gebracht worden ist
(Coy, et al. 197: 366–371
(1993)). Die Aktivierung der Typen 2 und 5 ist mit der Suppression
von Wachstumshormone und insbesondere von GH-ausscheidenden Adenomen
(Akromegalie) und TSH-ausscheidenden Adenomen in Verbindung gebracht
worden. Die Aktivierung des Typs 2, jedoch nicht des Typs 5 ist
mit der Behandlung von Prolaktin-ausscheidenden Adenomen in Verbindung
gebracht worden. Andere Indikationen, die mit der Aktivierung von
Somatostatin-Rezeptor-Subtypen in Verbindung gebracht worden sind,
umfassen die Inhibierung von Insulin und/oder Glucagon zur Behandlung
von Diabetes mellitus, Angiopathie, proliferative Retinopathie,
Dawn-Phänomen
und Nephropathie; die Inhibierung der Ausschüttung von Magensäure und
insbesondere Magengeschwüre,
enterokutane und pankreatikokutane Fisteln, Reizdarm- Syndrom, Dumping-Syndrom,
Wasserdurchfall-Syndrom, AIDS-bedingter Durchfall, Chemotherapie-bedingter
Durchfall, akute oder chronische Pankreatitis und Gastrointestinalhormon ausscheidende
Tumore; die Behandlung von Krebs wie z.B. Hepatomen; die Inhibierung
der Angiogenese; die Behandlung von entzündlichen Erkrankungen, wie
beispielsweise Arthritis; Retinopathie; chronische Allotransplantat-Abstoßung; Angioplastie,
die Vermeidung von Transplantatgefäßblutung und gastrointestinaler
Blutung. Es ist bevorzugt, ein Analog zu haben, das selektiv für den spezifischen
Somatostatin-Rezeptor-Subtypen
oder die Subtypen ist, welche für
die erwünschte
biologische Antwort verantwortlich sind, wodurch eine Wechselwirkung
mit anderen Rezeptor-Subtypen, die zu unerwünschten Nebenwirkungen führen könnten, verhindert
wird.
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Somatostatin
(SS) und seine Rezeptoren (SSTR1 bis SSTR5) werden in normalen humanen
parafollikulären
C-Zellen und in Zellen des medullären Schilddrüsenkarzinoms
(medullary thyroid carcinoma, MTC) exprimiert. MTC ist ein Tumor,
der aus den parafollikulären
C-Zellen der Schilddrüse
entsteht, welche Calcitonin (CT), Somatostatin und einige andere
Peptide produzieren (Moreau JP, et al., Metabolism 45 (8 Suppl 1): 24–26). Kürzlich haben
Mato et al. gezeigt, dass SS und SSTR's in humanem MTC exprimiert werden (Mato E,
et al., J Clin Endocrinol Metab 83: 2417–2420). Es ist gezeigt worden,
dass SS und seine Analoga eine Verringerung der Plasma-CT-Spiegel
sowie eine symptomatische Verbesserung bei MTC-Patienten bewirken. Bisher
jedoch war die antiproliferative Aktivität von SS-Analoga auf Tumorzellen
nicht eindeutig belegt worden (Mahler C, et al., Clin Endocrinol
33: 261–9;
Lupoli G, et al., Cancer 78: 1114–8; Smid WM, et al., Neth J
Med 40: 240–243).
Demgemäß stellt
die Entwicklung und die Beurteilung von SST-Subtyp-Analoga, die
selektiv in Bezug auf das MTC-Zellwachstum sind, ein nützliches
Hilfsmittel für
die klinische Anwendung bereit. Bislang sind keinerlei Daten bezüglich der
Beteiligung von spezifischen SSTR-Subtypen an der Regulation des MTC-Zellwachstums
beschrieben worden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Entdeckung, dass die humane MTC-Zelllinie
TT, die MTC-Zelleigenschaften aufweist (Zabel M, et al., 1992 Histochemistry
102: 323–327,
2 Gagel RF, et al., 1986 Endocrinology 118: 1643–1651, Liu JL, et al., 1995
Endocrinology 136: 2389–2396),
und die stabil alle SSRT-Subtypen exprimiert,
auf eine Aktivierung von SSTR2 und SSTR5 durch Subtypen-selektive
Agonisten mit zwei unterschiedlichen Mustern in Bezug auf den Einbau
von [3H]thy und die Zellzahl reagiert. Von
SSTR2 bevorzugte Agonisten supprimieren im signifikanten Ausmaß den Einbau
von [3H]thy, d.h. sie inhibieren die DNA-Synthese und
verringern die Zellproliferation. SSTR5-selektive Agonisten erhöhen im signifikanten
Ausmaß den
Einbau von [3H]thy in TI-Zellen, d.h. sie
verstärken
die DNA-Synthese, führen
jedoch allein nicht zu einer Beeinflussung der Zellproliferation.
Darüber
hinaus wirken SSTR2-Antagonisten der Wirkung von Agonisten, die
von SSTR2 bevorzugt werden, auf TI-Zellen entgegen. Ferner verhindern
ansteigende Konzentrationen eines SSTR5-selektiven Agonisten in
Dosis-abhängiger
Weise die Supprimierung des Einbaus von [3H]thy
in TI-Zellen sowie die Proliferation von TI-Zellen, die durch einen
von SSTR2 bevorzugten Agonisten erzeugt werden, und umgekehrt, was
auf einen Antagonismus zwischen diesen Agonisten verweist.
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Kürzlich wurden
heterodimere und homodimere Wechselwirkungen zwischen Subtypen der
Opiat-Rezeptorfamilie (Jordan BA, et al., 1999 Nature 399: 697–700) und
der SS-Rezeptorfamilie (Rocheville M, et al., 2000 J. Biol. Chem.
275: 7862–7869)
gezeigt. Studien in kultivierten Adenomzellen der Hypophyse haben
gezeigt, dass die SSTR-Subtypen 2 und 5 synergistisch bei der Supprimierung
der Ausscheidung von Wachstumshormon und Prolactin wirken (Shimon
I, et al., 1997 J. Clinical Invest. 100: 2386–2392, Jaquet P. et al., 2000
J Clin Endocrinol Metab. 85: 781–792). Die Erkenntnis, dass
die SSTR5-Aktivierung die durch SSTR2 vermittelte antiproliferative
Aktivität
verringert, weicht von den Ergebnissen in anderen Geweben ab (Pa tel
YC, 1999 Front Neuroendocrinology 20: 157–198, Buscail L, et al., 1995
Proc Natl Acad Sci USA 92: 1580–1584, Buscail
L, et al., 1994 Proc Natl Acad Sci USA 91: 2315–2319, Sharma K, et al., 1996
Mol Endocrinol 10: 1688–1696).
Dies ist der erste Beweis, dass die SSTR-Subtypen 2 und 5 antagonistisch
bei der Regulation des Zellwachstums wirken können.
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Somit
weisen von SSTR2 und SSTR5 bevorzugte Agonisten in vitro unterschiedliche
Auswirkungen auf die Proliferation der humanen medullären Schilddrüsen-TT-Zelllinie
auf, gemäß ihrer
spezifischen SSTR-Selektivität.
Die Proliferation der TT-Zelllinie kann durch SSTR2-selektive Agonisten
verringert werden, hingegen nicht durch SSTR5-Agonisten, und ein
SSTR5-Agonist kann die von SSTR2 vermittelten antiproliferativen
Wirkungen verhindern. Die inhibitorische Schlüsselrolle von SSTR2 bei der
MTC-Zellproliferation zeigt, dass Analoga mit verstärkter Affinität und Selektivität für SSTR2
im Vergleich zu SSTR5 nützlich
als antiproliferative Mittel bei der MTC-Behandlung sein würden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass Somatostatin-Agonisten,
die selektiv für SSTR-2
sind, wirksam bei der Verringerung der Proliferationsrate von Zellen
des medullären
Schilddrüsenkarzinoms
sind, und, dass Somatostatin-Agonisten,
die selektiv für
SSRT5 sind, wirksam bei der Abschwächung dieser durch den SSTR2-Agonisten
induzierten Verringerung der Proliferationsrate sind.
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In
einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Modulierung der Proliferationsrate von MTC-Zellen in vitro, welches
das Inkontaktbringen der MTC-Zellen mit einem oder mit mehreren SSTR2-Agonisten
und mit einem oder mit meh reren SSTR5-Agonisten umfasst, wobei der
SSTR2-Agonist dazu dient, die Proliferationsrate der MTC-Zellen
zu verringern, und wobei der SSTR5-Agonist dazu dient, die durch
den SSTR2-Agonisten
induzierte Verringerung der Proliferationsrate abzuschwächen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
betrifft die Erfindung das unmittelbar zuvor erwähnte Verfahren, wobei der SSTR5-Agonist
D-Phe-Phe-Trp-D-Trp-Lys-Thr-Phe-Thr-NH2 oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz davon
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verringerung der Proliferationsrate
von Zellen des medullären
Schilddrüsenkarzinoms,
welches das Inkontaktbringen von Zellen des medullären Schilddrüsenkarzinoms
in vitro mit einem oder mit mehreren SSTR2-Agonisten oder einem
pharmazeutisch akzeptablen Salz davon umfasst.
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In
einem bevorzugten Beispiel für
die unmittelbar zuvor erwähnte
Ausführungsform
ist der SSTR2-Agonist ein für
SSTR2 selektiver Agonist. In einem stärker bevorzugten Beispiel weist
der SSTR2-Agonist oder das pharmazeutisch akzeptable Salz davon
einen Ki-Wert für
SSTR5 auf, der mindestens 2-fach höher ist als derjenige für SSTR2,
stärker
bevorzugt mindestens 5-fach
höher als
derjenige für
SSTR2, und noch stärker
bevorzugt mindestens 10-fach höher
als derjenige für
SSTR2.
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In
einem weiteren Beispiel für
die zuvor genannte Ausführungsform
weist der SSTR2-Agonist oder das pharmazeutisch akzeptable Salz
davon einen Ki-Wert von weniger als 5 nM auf, vorzugsweise von weniger
als 1 nM.
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In
einem weiteren bevorzugten Beispiel für die zuvor genannte Ausführungsform
ist der SSTR2-selektive Agonist eine Verbindung, die ausgewählt ist
aus der Liste bestehend aus D-Nal- cyclo[Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys]-Thr-NH
2, cyclo[Tic-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Phe], 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinylacetyl-D-Phe-cyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH
2 und 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazin-2-ethansulfonyl-D-Phe-cyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH
2; oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz
davon, wobei "4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinylacetyl" auf die folgende
Struktur verweist:
und "4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazin-2-ethansulfonyl-" auf die folgende
Struktur verweist:
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In
einer dritten Ausführungsform
betrifft die Erfindung die Verwendung einer wirksamen Menge eines SSTR2-Agonisten
oder eines pharmazeutisch akzeptablen Salzes davon bei der Herstellung
eines Medikamentes zur Behandlung des medullären Schilddrüsenkarzinoms.
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In
einem bevorzugten Beispiel für
die dritte Ausführungsform
ist der SSTR2-Agonist ein SSTR2-selektiver Agonist. In einem stärker bevorzugten
Beispiel weist der SSTR2-Agonist oder das pharmazeutisch akzeptable
Salz davon einen Ki-Wert für
SSTR5 auf, der mindestens 2-fach höher ist als derjenige für SSTR2,
stärker bevorzugt
mindestens 5-fach höher
als derjenige für
SSTR2, und noch stärker
bevorzugt mindestens 10-fach höher
als derjenige für
SSTR2.
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In
einem weiteren bevorzugten Beispiel für die dritte Ausführungsform
weist der SSTR2-Agonist oder das pharmazeutisch akzeptable Salz
davon einen Ki-Wert von weniger als 5 nM, vorzugsweise von weniger als
1 nM auf.
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In
einem weiteren bevorzugten Beispiel für die dritte Ausführungsform
ist der SSTR2-selektive Agonist eine Verbindung, die ausgewählt ist
aus der Liste bestehend aus D-Nal-Cyclo[Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys]-Thr-NH2, cyclo[Tic-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Phe], 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinylacetyl-D-Phe-cyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH2 und 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazin-2-ethansulfonyl-D-Phe-cyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH2 oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz
davon, wobei "4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinylacetyl" und "4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazin-2-ethansulfonyl-" wie zuvor erwähnt definiert
sind.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass es im Stand der Technik hinreichend
bekannt ist, dass die Standard-Therapie mit radioaktivem Iod, z.B.
die Verabreichung eines radioaktiven Iodsalzes an ein Patienten,
bei der Behandlung des medullären
Schilddrüsenkarzinoms
nicht anwendbar ist, da parafollikuläre Zellen kein Iod aufnehmen.
Somit betrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt die Verwendung
einer wirksamen Menge eines SSTR2-Agonisten oder eines pharmazeutisch
akzeptablen Salzes davon, wobei der SSTR2-Agonist oder das pharmazeutisch
akzeptable Salz davon einen Tyr(I)-Rest umfasst, wobei das Iodatom
dieses Tyr(I)-Rests eine radioaktives Iod-Isotop umfasst, bei der
Herstellung eines Medikamentes zur Behandlung des medullären Schilddrüsenkarzinoms.
Vorzugsweise umfasst das Iod-Isotop 125I, 127I oder 131I.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung haben die Zellen des medullären Schilddrüsenkarzinoms
Metastasen außerhalb
der Schilddrüse
gebildet. In einer weiterer Ausführungsform
sind diese Metastasen in der Lymphe, der Lunge, der Leber, dem Gehirn
oder im Knochen vorhanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1: Von SSTR2
in vitro vermittelte, intrazelluläre Calciummobilisierung
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CHO-K1-Zellen,
die das humane SSTR2 exprimierten, wurden wie im Material- und Methodenteil
beschrieben geerntet, und anschließend wurden die SS-Analoga
(10–7 bis
10–6 M)
für die
Messung der intrazellulären
Ca2+-Mobilisierung zugegeben, welche durch
das Verhältnis
zwischen der intrazellulären
Calciumkonzentration, die nach der Zugabe der SS-Analoga gemessen
wurde, und dem Wert, der bei dem Grundspiegel beobachtet wurde,
zum Ausdruck gebracht wird. Die Anregungswellenlänge und die Emissionswellenlänge betrugen
340 bzw. 510 nm. Die Daten sind als Mittelwerte ± SEM gezeigt.
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2: Von SSTR5
in vitro vermittelte, intrazelluläre Calciummobilisierung
-
CHO-K1-Zellen,
die das humane SSTR2 exprimierten, wurden wie im Material- und Methodenteil
beschrieben geerntet, und anschließend wurden die SS-Analoga
(10–7 bis
10–6 M)
für die
Messung der intrazellulären
Ca2+-Mobilisierung zugegeben, welche durch
das Verhältnis
zwischen der intrazellulären
Calciumkonzentration, die nach der Zugabe der SS-Analoga (Verbindung
1, Verbindung 5 und Verbindung 6) gemessen wurde, und dem Wert der
bei dem Grundspiegel beobachtet wurde, zum Ausdruck gebracht wird.
Die Anregungswellenlänge
und die Emissionswellenlänge
betrugen 340 bzw. 510 nm. Die Daten sind als Mittelwerte ± SEM gezeigt.
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Die
Strukturen der in 2 aufgeführten Verbindungen sind die
folgenden:
Verbindung 1: D-Nal-cyclo[Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys]-Thr-NH2 (SEQ ID NO: 2);
Verbindung 2: cyclo[Tic-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Phe]
(SEQ ID NO: 3);
Verbindung 3: 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinylacetyl-D-Phe-cyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH2 (SEQ ID NO: 4);
Verbindung 4: 4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazin-2-ethansulfonyl-D-Phe-cyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH2 (SEQ ID NO: 5);
Verbindung 5: D-Phe-Phe-Trp-D-Trp-Lys-Thr-Phe-Thr-NH2 (SEQ ID NO: 1); und
Verbindung 6:
Cpa-Cyclo(D-Cys-4-Pal-D-Trp-Lys-Thr-Cys)-Nal-NH2 (SEQ
ID NO: 6).
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3: In vitro-Inhibierung
der durch SS stimulierten intrazellulären Calciummobilisierung durch
einen SSTR2-Antagonisten
-
CHO-K1-Zellen,
die das humane SSTR2 exprimierten, wurden wie im Material- und Methodenteil
beschrieben geerntet, und anschließend wurden Verbindung 6 (10–9 bis
10–6 M)
und SS (10 nm) für
die Messung der Wirkung von Verbindung 6 auf die durch SS (10–8 M)
stimulierte intrazelluläre
Calciummobilisierung zugegeben, und diese wurde als prozentualer
Wert gegenüber
SS allein ausgedrückt.
Die Anregungswellenlänge und
die Emissionswellenlänge
betrugen 340 bzw. 510 nm. Die Daten sind als Mittelwerte ± SEM gezeigt.
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4: Expression
von mRNA für
Somatostatin-Rezeptoren in TI-Zellen
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Extrahierte
RNA (1 μg/Reaktion)
wurde mit Desoxyribonuklease behandelt und einer reversen Transkription
unter Verwendung von Oligo(dT) als Primer verwendet. Proben, die
ohne RT-Enzym inkubiert wurden, dienten als Kontrolle. Aliquots
der erzeug ten cDNA und die Negativkontrollen wurden einer anschließenden PCR-Amplifikation
der SSTRs unterworfen, wobei die in Tabelle 1 gezeigten Primer verwendet
wurden. Die PCR-Produkte wurden auf einem 2%igen Agarosegel aufgetrennt.
Die erwarteten PCR-Produkte von SSTR 1–5 sind in A gezeigt (Bahn
M, PCR-Marker; G,
PCR-Produkt der GAPDH-Amplifikation).
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5: Wirkung
von SS-Analoga auf den Einbau von [3H]thy
in TI-Zellen
-
Die
Zellen wurden in Platten mit 24 Vertiefungen für 48 Stunden in einem Kulturmedium
inkubiert, das mit SS-Analoga in verschiedenen Konzentrationen supplementiert
war (10–9,
10–8,
10–7 und
10–6 M).
Die Kontrollvertiefungen wurden mit Vehikellösung behandelt, und der Einbau
von [3H]thy wurde als Radioaktivität in TCA-präzipitiertem
Material gemessen. Daten von sechs einzelnen Experimenten, die unabhängig voneinander
in Vierfachansätzen
bewertet wurden, sind als Mittelwerte ± SEM Prozent Inhibierung
des Einbaus von [3H]thy versus unbehandelte
Kontrollzellen *P<0,05
und **P<0,01 versus
Kontrolle ausgedrückt.
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6: Wirkung
von SS-Analoga auf die Proliferation von TI-Zellen.
-
Die
Zellen wurden in Platten mit 96 Vertiefungen für 48 Stunden in einem Kulturmedium
inkubiert, das mit SS-Analoga in verschiedenen Konzentrationen supplementiert
war (10–9,
10–8,
10–7 und
10–6 M).
Die Kontrollvertiefungen wurden mit Vehikellösung behandelt. Die Proliferation
der TI-Zellen wurde als Absorption bei 490 nM in jeder Vertiefung
gemessen. Daten von sechs einzelnen Experimenten wurden unabhängig voneinander
bewertet, wobei acht Doppelansätze
als Mittelwert ± SEM
Prozent Inhibierung der Zellproliferation versus unbehandelte Kon trollzellen
*P<0,05 und **P<0,01 versus Kontrolle
ausgedrückt
sind.
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7: Wirkung
eines SSTR2-selektiven Antagonisten auf den Einbau von [3H]thy in TI-Zellen und auf die Proliferation
von TI-Zellen während
der Behandlung mit dem SSTR2-Agonisten
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Oberes
Bild: Die Zellen wurden für
48 Stunden in Platten mit 24 Vertiefungen in einem Kulturmedium inkubiert,
das mit 100 nM Verbindung 1 oder Verbindung 2 supplementiert war,
mit oder ohne Verbindung 6 (10–7 M). Die Kontrollvertiefungen
wurden mit Vehikellösung
behandelt. Der Einbau von [3H]thy wurde
als Radioaktivität
in TCA-präzipitiertem
Material gemessen. Daten von sechs einzelnen Experimenten wurden
unabhängig
voneinander bewertet, wobei vier Doppelansätze als Mittelwert ± SEM Prozent
Inhibierung des Einbaus von [3H]thy versus
unbehandelte Kontrollzellen *P<0,05
und **P<0,01 versus
Kontrolle ausgedrückt
sind.
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Unteres
Bild: Die Zellen wurden für
48 Stunden in Platten mit 96 Vertiefungen in einem Kulturmedium inkubiert,
das mit 10–7 M
Verbindung 1 oder Verbindung 2 supplementiert war, mit oder ohne
Verbindung 6 (10 Die Kontrollvertiefungen wurden mit Vehikellösung behandelt.
Die Proliferation der TI-Zellen wurde als Absorption bei 490 nM
in jeder Vertiefung gemessen. Die Daten von sechs einzelnen Experimenten
wurden unabhängig
voneinander bewertet, wobei acht Doppelansätze als Mittelwert ± SEM Prozent
Inhibierung der Zellproliferation versus unbehandelte Kontrollzellen
*P<0,05 und **P<0,01 versus Kontrolle
ausgedrückt
sind.
-
8: Wirkung
eines SSTR5-selektiven Agonisten auf den Einbau von [3H]thy
in TI-Zellen und die Proliferation von TT-Zellen während der Behandlung mit einem
SSTR2-selektiven Agonisten
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Oberes
Bild: Die Zellen wurden für
48 Stunden in Platten mit 24 Vertiefungen in einem Kulturmedium inkubiert,
das mit Verbindung 2 (10–7 M) ohne oder mit ansteigenden
Konzentrationen von Verbindung 5 (10–9, 10–8,
10–7 und
10–6 M),
oder mit Verbindung 5 (10–7 M) mit oder ohne abnehmende
Konzentrationen von Verbindung 2 (10–6,
10–7,
10–8 und
10–9 M)
supplementiert war. Die Kontrollvertiefungen wurden mit Vehikellösung behandelt.
Der Einbau von [3H]thy wurde als Radioaktivität in TCA-präzipitiertem
Material gemessen. Daten von sechs einzelnen Experimenten wurden
unabhängig
voneinander bewertet, wobei vier Ansätze als Mittelwert ± SEM Prozent
Inhibierung des Einbaus von [3H]thy gegenüber unbehandelten
Kontrollzellen *P<0,05
und **P<0,01 versus
Kontrolle ausgedrückt
sind.
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Unteres
Bild: Die Zellen wurden für
48 Stunden in Platten mit 96 Vertiefungen in einem Kulturmedium inkubiert,
das mit Verbindung 2 (10–7 M) ohne oder mit ansteigenden
Konzentrationen von Verbindung 5 (10–9 M,
10–8,
10–7 und
10–6 M),
oder mit Verbindung 5 (10–7 M) mit oder ohne abnehmende
Konzentrationen von Verbindung 2 (10–6 M,
10–7,
10–8 und
10–9 M)
supplementiert war. Die Kontrollzellen wurden mit Vehikellösung behandelt,
und die Proliferation der TI-Zellen wurde als Absorption bei 490
nM in jeder Vertiefung gemessen. Daten von sechs einzelnen Experimenten
wurden unabhängig
voneinander bewertet, wobei acht Ansätze als Mittelwert ± SEM Prozent
Inhibierung der Zellproliferation gegenüber unbehandelten Kontrollzellen
*P<0,05 und **P<0,01 versus Kontrolle
ausgedrückt
sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird angenommen, dass ein Fachmann basierende auf der vorliegenden
Beschreibung die vorliegende Erfindung in vollem Umfang anwenden
kann. Die nachfolgenden spezifischen Ausführungsformen sind somit lediglich
als Veranschaulichung zu ver stehen, und sie sind für den Rest
der Offenbarung nicht einschränkend,
wobei dieser lediglich durch den Umfang der anhängenden Ansprüche beschränkt ist.
-
Soweit
nicht anderweitig definiert haben alle technischen und wissenschaftlichen
Begriffe, die vorliegend verwendet werden, dieselbe Bedeutung, die
ihnen von einem Fachmann, an den sich die Erfindung richtet, zugemessen
werden.
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Verschiedene
Somatostatin-Rezeptoren (SSTRs) sind isoliert worden, z.B. SSTR-1,
SSTR-2, SSTR-3, SSTR-4 und SSTR-5. Somit kann ein Somatostatin-Agonist
eines oder mehrere von einem SSTR-1-Agonisten, einem SSTR-2-Agonisten,
einem SSTR-3-Agonisten,
einem SSTR-4-Agonisten oder einem SSTR-5-Agonisten sein. Mit einem
Agonisten für
den Somatostatin-Rezeptor vom Typ 2 (d.h. einem SSTR-2-Agonisten)
ist eine Verbindung gemeint, die (1) eine hohe Bindungsaffinität für SSTR-2
aufweist (z.B. einen Ki von weniger als 100 nM oder vorzugsweise
weniger als 10 oder weniger als 1 nM) (wie z.B. durch den nachfolgend
beschriebenen Rezeptor-Bindungsassay definiert), und (2) die Proliferationsrate
von Zellen des medullären Schilddrüsenkarzinoms
verringert (wie z.B. durch den nachfolgend beschriebenen biologischen
Assay gezeigt). Mit einem für
den Somatostatin-Rezeptor vom Typ 2 selektiven Agonisten ist ein
Agonist des Somatostatin-Rezeptors vom Typ 2 gemeint, der eine höhere Bindungsaffinität (d.h.
einen geringeren Ki) für
SSTR-2 aufweist als für
SSTR-5. Mit einem Agonisten für
den Somatostatin-Rezeptor vom Typ 5 ist ein Somatostatin-Agonist
gemeint, der (1) eine hohe Bindungsaffinität für SSTR-5 aufweist (d.h. einen
Ki von weniger als 100 nM oder vorzugsweise weniger als 10 nm oder
weniger als 1 nM) (wie z.B. durch den nachfolgend beschriebenen
Rezeptor-Bindungsassay definiert), und (2) welche die durch den
SSTR-2-Agonisten induzierte Verringerung der Proliferationsrate
von Zellen des medullären
Schilddrüsenkarzinoms
verringert (wie z.B. durch den nachfolgend beschriebe nen Assay gezeigt).
Mit einem für
den Somatostatin-Rezeptor vom Typ 5 selektiven Agonisten ist ein
Agonist für
den Somatostatin-Rezeptor vom Typ 5 gemeint, der eine höhere Bindungsaffinität (d.h.
einen geringeren Ki) für
SSTR-5 als für
SSTR-2 aufweist.
-
In
einer Ausführungsform
ist der SSTR-2-Agonist auch ein SSTR-2-selektiver Agonist. In einer
weiteren Ausführungsform
weist der SSTR-2-selektive Agonist einen Ki-Wert für SSTR-5
auf, der mindestens 2-fach (z.B. mindestens 5-fach oder mindestens
10-fach) höher
ist als derjenige für
den SSTR-2-Rezeptor
(wie z.B. durch den nachfolgend beschriebenen Rezeptor-Bindungsassay
definiert).
-
Beispiele
für SSTR-2-Agonisten,
die bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind:
D-Nal-cyclo[Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys]-Thr-NH2, (Verbindung 1),
cyclo[Tic-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Phe],
(Verbindung 2),
4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinylacetyl-D-Phe-cyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH2, (Verbindung 3), und
4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazin-2-ethansulfonyl-D-Phecyclo(Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Abu-Cys)-Thr-NH2, (Verbindung 4).
-
Ein
Beispiel für
einen SSTR-5-Agonisten, der bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, ist:
D-Phe-Phe-Trp-D-Trp-Lys-Thr-Phe-Thr-NH2, (Verbindung 5).
-
Weitere
Beispiele für
Somatostatin-Agonisten sind diejenigen, die durch Formeln abgedeckt
sind oder die spezifisch in den nachfolgend genannten Veröffentlichungen
aufgeführt
sind.
-
- EP-Anmeldungs-Nr. P5 164
EU (Erfinder: G. Ken);
- Van Binst, G. et al. Peptide Research 5:8 (1992);
- Horvath, A. et al. Abstract, "Conformations of Somatostatin Analogs
Having Antitumor Activity",
22nd European peptide Symposium, 13–19, September 1992, Interlaken,
Schweiz;
- PCT-Anmeldungs-Nr. WO 91/09056 (1991);
- EP-Anmeldungs-Nr.
0 363 589 A2 (1990);
- US-Patent Nr. 4,904,642 (1990);
- US-Patent Nr. 4,871,717 (1989);
- US-Patent Nr. 4,853,371 (1989);
- US-Patent Nr. 4,725,577 (1988);
- US-Patent Nr. 4,684,620 (1987);
- US-Patent Nr. 4,650,787 (1987);
- US-Patent Nr. 4,603,120 (1986);
- US-Patent Nr. 4,585,755 (1986);
- EP-Anmeldungs-Nr.
0 203 031 A2 (1986);
- US-Patent Nr. 4,522,813 (1985);
- US-Patent Nr. 4,486,415 (1984);
- US-Patent Nr. 4,485,101 (1984);
- US-Patent Nr. 4,435,385 (1984);
- US-Patent Nr. 4,395,403 (1983);
- US-Patent Nr. 4,369,179 (1983);
- US-Patent Nr. 4,360,516 (1982);
- US-Patent Nr. 4,358,439 (1982);
- US-Patent Nr. 4,328,214 (1982);
- US-Patent Nr. 4,316,890 (1982);
- US-Patent Nr. 4,310,518 (1982);
- US-Patent Nr. 4,291,022 (1981);
- US-Patent Nr. 4,238,481 (1980);
- US-Patent Nr. 4,235,886 (1980);
- US-Patent Nr. 4,224,199 (1980);
- US-Patent Nr. 4,211,693 (1980);
- US-Patent Nr. 4,190,648 (1980);
- US-Patent Nr. 4,146,612 (1979);
- US-Patent Nr. 4,133,782 (1979);
- US-Patent Nr. 5,506,339 (1996);
- US-Patent Nr. 4,261,885 (1981);
- US-Patent Nr. 4,728,638 (1988);
- US-Patent Nr. 4,282,143 (1981);
- US-Patent Nr. 4,215,039 (1980);
- US-Patent Nr. 4,209,426 (1980);
- US-Patent Nr. 4,190,575 (1980);
- EP-Patent Nr. 0 389 180 (1990);
- EP-Anmeldungs-Nr. 0 505 680 (1982);
- EP-Anmeldungs-Nr. 0 083 305 (1982);
- EP-Anmeldungs-Nr. 0 030 920 (1980);
- PCT-Anmeldungs-Nr. WO 88/05052 (1988);
- PCT-Anmeldungs-Nr. WO 90/12811 (1990);
- PCT-Anmeldungs-Nr. WO 97/01579 (1997);
- PCT-Anmeldungs-Nr. WO 91/18016 (1991);
- GB-Anmeldungs-Nr. GB 2,095,261 (1981)
und
- Französische
Anmeldungs-Nr. FR 2,522,655 (1983).
-
Es
ist anzumerken, dass für
alle vorliegend beschriebenen Somatostatin-Agonisten jeder Aminosäurerest
die Struktur -NH-C(R)H-CO- aufweist, in der R die Seitenkette (z.B.
CH3 für
Ala) ist. Linien zwischen Aminosäureresten
stellen Peptidbindungen dar, welche die Aminosäuren verbinden. Sofern der
Aminosäurerest optisch
aktiv ist, ist die L-Form-Konfiguration gemeint, sofern nicht die
D-Form ausdrücklich
genannt wird. Aus Gründen
der Klarheit sind Disulfid-Bindungen (z.B. Disulfid-Brücken), die
zwischen zwei frei Thiolen von Cys-Resten vorkommen, nicht gezeigt.
Abkürzungen
der üblichen
Aminosäuren
erfolgen in Einklang mit den Empfehlungen der IUPAC-IUB.
-
Synthese von Somatostatin-Agonisten
-
Die
Verfahren zur Synthese von Somatostatin-Agonisten sind hinreichend
dokumentiert und liegen im Bereich des durchschnittlichen Könnens des
Fachmanns.
-
Die
Synthese von kurzen Aminosäuresequenzen
ist hinreichend im Bereich der Peptidchemie etabliert. Beispielsweise
kann die Synthese des oben beschriebenen H-D-Phe-Phe-Phe-D-Trp-Lys-Thr-Phe-Thr-NH
2 erreicht werden, indem man dem Protokoll
aus Beispiel I der
Europäischen Patentanmeldung
0 395 417 A1 folgt. Die Synthese von Somatostatin-Agonisten
mit einem substituierten N-Terminus kann beispielsweise erreicht
werden, indem man dem Protokoll aus der
WO 88/02756 , der
Europäischen
Patent-Anmeldungs-Nr.
0 329 295 und PCT-Veröffentlichungs-Nr.
WO 94/04752 folgt.
-
Einige
der erfindungsgemäßen Verbindungen
können
mindestens ein asymmetrisches Zentrum aufweisen. Zusätzliche
asymmetrische Zentren können
auf dem Molekül
vorhanden sein, abhängig
von der Art der verschiedenen Substituenten auf dem Molekül. Jedes
asymmetrische Zentrum wird zwei optische Isomere erzeugen, und es
ist beabsichtigt, dass alle diese optischen Isomere, als gereinigte,
reine oder partiell aufgereinigte optische Isomere, racemische Gemische
oder diastereomere Mischungen derselben vom Umfang der Erfindung
umfasst sind.
-
Die
Verbindungen der vorliegenden Erfindung können im Allgemeinen in Form
ihrer pharmazeutisch akzeptablen Säureadditionssalze isoliert
werden, wie beispielsweise die Salze, die sich von der Verwendung anorganischer
und organischer Säuren
ableiten. Beispiele für
solche Säuren
sind Salzsäure,
Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Trifluoressigsäure, Propionsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, D-Weinsäure, L-Weinsäure, Malonsäure, Methansulfonsäure und Ähnliche.
Darüber
hinaus können
bestimmte Verbindungen, die eine Säurefunktion umfassen, wie beispielsweise
eine Carboxygruppe, in Form ihres anorganischen Salzes isoliert
werden, in dem das Gegen-Ion ausgewählt sein kann aus Natrium, Kalium,
Lithium, Calcium, Magnesium und Ähnlichen,
sowie auch aus organischen Basen.
-
Das
pharmazeutisch akzeptable Salz kann gebildet werden, indem man 1 Äquivalent
eines SSTR-2-Agonisten, z.B. Verbindung 1, nimmt und dieses mit
etwa 1 äquivalent
oder mehr einer geeigneten korrespondierenden Säure des erwünschten Salzes in Kontakt bringt.
Die Bearbeitung und Isolierung des resultierenden Salzes ist dem
Fachmann hinreichend bekannt.
-
Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
können
durch orale, parenterale (z.B. intramuskuläre, intraperitoneale, intravenöse oder
subkutane Injektion oder durch ein Implantat), nasale, vaginale,
rektale, sublinguale oder topische Verabreichungsart verabreicht
werden, und sie können
mit pharmazeutisch akzeptablen Trägern formuliert sein, um Dosierungsformen
bereitzustellen, die für
jede Verabreichungsart geeignet sind. Demgemäß umfasst die vorliegende Erfindung
pharmazeutische Zusammensetzungen, die als Wirkstoff mindestens
einen SSTR-2-Agonisten
in Verbindung mit einem pharmazeutisch akzeptablen Träger umfassen.
-
Feste
Dosierungsformen für
die orale Verabreichung umfassen Kapseln, Tabletten, Pillen, Puder
und Granulat. In solchen festen Dosierungsformen ist der Wirkstoff
mit mindestens einem inerten pharmazeutisch akzeptablen Träger, wie
beispielsweise Sucrose, Laktose oder Stärke vermischt. Solche Dosierungsformen können gemäß üblicher
Praxis zusätzliche
Substanzen umfassen, bei denen es sich nicht um solche inerten Verdünnungsmittel
handelt, z.B. Gleitmittel, wie beispielsweise Magnesiumstearat.
Im Fall von Kapseln, Tabletten und Pillen können die Dosierungsformen auch
Puffermittel umfassen. Tabletten und Pillen können zusätzlich mit Magensaft-resistenten
Beschichtungen (enteric coatings) hergestellt werden.
-
Flüssige Dosierungsformen
für die
orale Verabreichung umfassen pharmazeutisch akzeptable Emulsionen,
Lösungen,
Suspensionen, Sirups und Elixiere, die inerte Verdünnungsmittel
enthalten, welche im Stand der Technik üblich sind, wie beispielsweise
Wasser. Neben solchen inerten Verdünnungsmitteln können die
Zusammensetzungen ferner Hilfsstoffe, wie beispielsweise Befeuchtungsmittel,
Emulgatoren und Suspensionsmittel sowie Süßstoffe, Aromastoffe und Duftstoffe
umfassen.
-
Erfindungsgemäße Zubereitungen
für die
parenterale Verabreichung umfassen sterile wässrige oder nicht-wässrige Lösungen,
Suspensionen oder Emulsionen. Beispiele für nichtwässrige Lösungsmittel oder Vehikel sind
Propylenglykol, Polyethylenglykol, pflanzliche Öle, wie beispielsweise Olivenöl oder Maisöl, Gelatine und
injizierbare organische Ester, wie beispielsweise Ethyloleat. Solche
Dosierungsformen können
ferner Hilfsstoffe, wie beispielsweise Konservierungsstoffe, Befeuchtungsmittel,
Emulgatoren und Dispersionsmittel umfassen. Sie können sterilisiert
werden, beispielsweise durch Filtration mittels eines Filters, der
Bakterien zurückhält, durch
Einbringen von sterilisierenden Mitteln in die Zusammensetzungen,
durch Bestrahlung der Zusammensetzungen oder durch Erhitzen der
Zusammensetzungen. Sie können
darüber
hinaus in Form von sterilen festen Zusammensetzungen hergestellt
werden, die unmittelbar vor ihrer Verwendung in sterilem Wasser oder
in einem anderen sterilen injizierbaren Medium gelöst werden
können.
-
Zusammensetzungen
für die
rektale oder vaginale Verabreichungen sind vorzugsweise Zäpfchen,
die neben dem Wirkstoff Hilfsstoffe, wie beispielsweise Kakaobutter
oder ein Zäpfchenwachs
umfassen können.
-
Zusammensetzungen
für die
nasale oder sublinguale Verabreichungen werden ebenfalls mit Standardhilfsmitteln,
die im Stand der Technik bekannt sind, hergestellt.
-
Im
Allgemeinen kann eine wirksame Dosis eines aktiven Bestandteils
der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
variiert werden; es ist jedoch notwendig, dass die Menge des aktiven
Bestandteils so gewählt wird,
dass eine geeignete Dosierungsform erhalten wird. Die ausgewählte Dosierung
hängt von
dem gewünschten
therapeutischen Effekt, dem Weg der Verabreichung und der Dauer
der Behandlung ab, wobei diese Faktoren dem Fachmann bekannt sind. Üblicherweise
werden Dosierungsbereiche von zwischen 0,0001 bis 100 mg/kg Körpergewicht
täglich
an Menschen und andere Tiere, z.B. Säugetiere, verabreicht.
-
Ein
bevorzugter Dosierungsbereich ist 0,01 bis 10,0 mg/kg Körpergewicht/Tag,
wobei dieser als Einzeldosis oder geteilt in mehrere Dosen verabreicht
werden kann.
-
MATERIAL UND METHODEN
-
Es
wurde eine RT-PCR-Analyse verwendet, um zu zeigen, dass mRNA von
allen fünf
SSTR-Subtypen in einer humane MTC-Zelllinie (TT) exprimiert werden. Die
Fähigkeit
von SSTR-Analoga
mit unterschiedlicher Affinität
und Spezifität
für die
Subtypen SSTR2 und 5, die Proliferationsaktivität von TT-Zellen zu beeinflussen, kann festgestellt
werden, indem man den Einbau von [3H]thy,
der als indirektes Maß für die Aktivität der DNA-Synthese
angesehen wird, und die Anzahl der lebensfähigen Zellen betrachtet.
-
Alle
von SSTR2 bevorzugten Agonisten waren in der Lage, die Anzahl an
TI-Zellen bei Konzentrationen im Bereich von 10–9 M
bis 10–6 M
zu supprimieren. Verbindung 3 und Verbindung 4 verringerten signifikant (p < 0,05) den Einbau
von [3H]thy bei 10–9 M,
jedoch nicht bei 10–8 M und 10–7 M,
als ihre maximale inhibitorische Wirkung auf die Zellzahl sichtbar
war. Jede untersuchte SSTR2-Verbindung zeigte bei ansteigenden Konzentra tionen
einen Trend zu einer verringerten Wirksamkeit, wobei jedoch glockenförmige Response-Kurven
für SS üblich sind.
Die Inhibierung des Einbaus von [3H]thy
und der TT-Zellzahl durch Verbindung 1 und Verbindung 2 bei 10–7 M
war nicht mit einer zytotoxischen Wirkung assoziiert, wie durch
Trypanblau-Färbung
gezeigt wurde. Darüber
hinaus wurde dieser Wirkung vollständig entgegengewirkt, indem
man die TI-Zellen gleichzeitig mit Verbindung 6 behandelte, einem
selektiven SSTR2-Antagonisten. In der Gesamtschau zeigen diese Ergebnisse
das SS-Analoga mit bevorzugter Selektivität für SSTR-2 die Proliferation
von TI-Zellen durch spezifische Interaktion mit SSTR2 inhibieren.
-
Kultivierung der TT-Zelllinie
-
Die
TT-Zelllinie wurde von der American Type Culture Collection (ATCC,
Manassas, VA, USA) erhalten. Die TT-Zelllinie besteht aus aneuploid
transformierten, CT-produzuierenden parafollikulären Zellen, die durch das Vorhandensein
einer Mutation von TGC zu TGG (Cys zu Trp) in Exon 11, Codon 634
im RET-Protoonkogen gekennzeichnet sind (Cooley LD, et al., 1995
Cancer Genet Cytogenet 80: 138–149),
eine Eigenschaft, die wir in der Zelllinie, mit der wir gearbeitet
haben, bestätigt
haben. Ferner zeigen TI-Zellen eine beeinträchtigte Expression des Tumorsuppressor-Gens
p53 (Velasco JA, et al., 1997 Int J Cancer 73: 449–455). Immunhistochemische
Untersuchungen haben gezeigt, dass die TI-Zellen CT und den CT-Rezeptor
(Frendo JL, et al., 1994 FERS Lett. 342: 214–216), karzinoembryonisches
Antigen (CER), SS, Neurotensin, Gastrin-freisetzendes Peptid (GRP),
Leu-Enkephalin und Met-Enkephalin, Parathyroidhormon-freisetzendes Peptid
(PTHrp), Chromogranin A, SP-I, Synaptophysin, Neuron-spezifische
Enolase (NSE), 1,25-Dihydroxyvitamin D3-Rezeptor,
Thyrosinhydroxylase, α-Tubulin
und Cytocheratin (Zabel M, et al., 1995 Histochemical J. 27: 859–868) exprimieren.
TI-Zellen scheiden eine signifikante Menge von CT aus und reagieren
auf Veränderungen
der Mengen an ionisiertem Calcium (Zabel M, et al., 1992 Histochemistry
102: 323–327).
-
Somit
ist die TT-Zelllinie für
Untersuchungen in Bezug auf die parafollikuläre Funktion und in Bezug auf
Antworten auf endokrine und pharmakologische Stimuli geeignet.
-
Die
Zellen wurden in Nährstoffmischung
F12 nach Ham mit Glutamin (EuroClone Ltd, Torquay, UK) gehalten,
die mit 10 % fetalem Rinderserum (FBS, Life Technologies, Mailand,
Italien), 100 U/ml Penicillin, 0,1 mg/ml Streptomycin und 100 μg/ml Amphotericin
(EuroClone Ltd, Torquay, UK) supplementiert war, bei 37°C in befeuchteter
Atmosphäre
mit 5 % CO2 und 95 % Luft.
-
Isolation von RNA
-
Die
Gesamt-RNA wurde aus subkonfluenten TI-Zellen unter Verwendung von
TRIZOL (Life Technologies, Mailand, Italien) extrahiert. The TRIZOL-Protokoll
ist eine Modifikation der Guanidinium/Phenolextraktion. Das kultivierte
Zellmedium wurde abgesaugt, und die Zellen wurden mit 1 × PBS gewaschen.
Das TRIZOL-Reagenz wurde zugegeben, und die Zellen wurden bei Raumtemperatur
für 10
Minuten lysiert. Der Mischung aus TRIZOL/Zelllysat wurde Chloroform
zugesetzt, und sie wurde für
2–3 Minuten
stehen gelassen, und anschließend
für 15
Minuten bei 12000 × g
zentrifugiert. Die wässrige
Schicht wurde aus der zentrifugierten Mischung entfernt. Es wurde
Isopropanol zugesetzt, um die RNA zu präzipitieren, das Pellet wurde
gesammelt, mit 75 % Ethanol gewaschen und an der Luft getrocknet.
Die Gesamt-RNA wurde in Wasser resuspendiert, das mit Diethylpyrocarbonat
(DEPC) behandelt worden war, und unter Verwendung von UV-Spektrophotometrie
bei 260 nM quantifiziert. Um DNA-Kontamination
zu verhindern, wurde die RNA mit ribonukleasefreier Desoxyribonuklease
(Promega, Mailand, Italien) behandelt.
-
RT-PCR
-
Unter
Verwendung eines Kits zur Synthese von komplementärer Erststrang-DNA
(cDNA) (Superscript Preamplification System für die Synthese von Erststrang-cDNA,
Life Technologies, Mailand, Italien) wurde 1 μg Gesamt-RNA nach dem Protokoll
des Herstellers revers transkribiert. Die RT-Mischung in den PCR-Gefäßen wurde
mit 50 μl
leichtem, weißem
Mineralöl überschichtet
(Sigma-Aldrich Corp., Mailand, Italien); die RT wurde im Minicycler
(MJ Research Inc., Watertown, MA, USA) durchgeführt, wobei ein Programm mit
den folgenden Parametern verwendet wurde: 10 min bei 70°C, 1 min
bei 4°C,
5 min bei 4°C.
Nach Supplementierung mit SuperScript II wurde die Reaktion bei
42°C für 50 min
und anschließend
bei 70°C
für 15
min vervollständigt. Die
Proben wurden bei 37°C
für 20
min mit RNAse H verdaut (Promega, Mailand, Italien), und anschließend bei –20°C bis zur
ersten PCR gelagert.
-
Die
cDNA (1 μl
der RT-Reaktion) wurde anschließend
durch PCR mit 1 U Taq-DNA-Polymerase (Life Technologies, Mailand,
Italien) in einer 50 ml-Reaktionsmischung amplifiziert, wobei die
vom Hersteller vorgeschlagenen Bedingungen verwendet wurden. Nach
einer anfänglichen
Denaturierung bei 95°C
für 5 min
wurde die PCR-Reaktionen unter Verwendung der in Tabelle 1 aufgeführten Oligonukleotidprimer
und Bedingungen durchgeführt,
wobei die Größe der erwarteten
Fragmente dort beschrieben ist. Die PCR-Produkte wurden auf einem
2%igen Agarosegel analysiert und durch Ethidiumbromid (ETB)-Färbung sichtbar
gemacht. Um sicherzustellen, dass keine Kontamination während des
Verlaufs des RT-PCR-Vorgangs aufgetreten ist, wurden zwei Arten
von Negativkontrollen hergestellt. Die erste Negativkontrolle wurde
hergestellt, indem keine Gesamt-RNA in die RT eingesetzt wurde.
Die zweite Negativkontrolle wurde hergestellt, indem die cDNA-Mischung
in der PCR-Reaktion durch Wasser ersetzt wurde. Die PCR wurde als
nützlich
angesehen, wenn auf einem 2%igen Agarosegel keine Bande in den Bahnen
für die
Negativkontrolle beobachtet wurde. Jedes PCR-Produkt wurde einem
Restriktionsenzymverdau unterworfen und auf einem 2%igen Agarosegel
ana lysiert, um die korrekte Identifizierung der Amplicons zu bestätigen.
-
SSTR-selektive Agonisten und Antagonisten
-
SS-Analoga,
die im Rahmen der vorliegenden Untersuchung verwendet wurden, sowie
ihre jeweiligen Affinitäten
für die
verschiedenen SSTRs sind in Tabelle 2 aufgeführt. Jede Verbindung (bereitgestellt
von Biomeasure Incorporated, Milford, MA, USA) wurde in 0,01 N Essigsäure resuspendiert,
die 0,1 bovines Serumalbumin (BSA) enthielt, um eine einheitliche
Löslichkeit
sicherzustellen und, um eine nicht-spezifische Bindung an die verschiedenen
Oberflächen
der Zubereitungen zu verhindern. Die Spezifität und Selektivität der Analoga
wurde durch Radioliganden-Bindungsassay mit CHO-K1-Zellen durchgeführt, die
stabil mit jedem der SSTR-Subtypen wie nachfolgend dargestellt transfiziert
wurde.
-
Die
vollständigen
kodierenden Sequenzen von genomischen Fragmenten der Gene für SSTR 1,
2, 3 und 4 sowie ein cDNA-Klon für
SSTR 5 wurden in den Säugetier-Expressionsvektor
pCMV (Life Technologies, Mailand, Italien) subkloniert. Klonale
Zelllinien, die stabil die SSTRs 1 bis 5 exprimierten, wurden durch
Transfektion in CHO-K1-Zellen (ATCC, Manassas, Va, USA) unter Verwendung
der Calciumphosphat-Co-Präzipitationsmethode
erhalten (Davis L, et al., 1994 in: Basic methods in Molecular Biology,
2. Auflage, Appleton & Lange,
Norwalk, CT, USA: 611–646).
Das Plasmid pRSV-neo (ATCC) wurde als Selektionsmarker eingeschlossen.
Klonale Zelllinien wurden in RPMI 1640-Medien, die 0,5 mg/ml G418
(Life Technologies, Mailand, Italien) enthielten, selektiert, ringkloniert
und in Kultur expandiert.
-
Membranen
für in
vitro-Assays in Bezug auf die Rezeptorbindung wurden durch Homogenisieren
der CHO-K1-Zellen, welche die SSTR-Subtypen exprimierten, in eiskaltem
50 mM Tris-HCl und zweimaligem Zentrifugieren bei 39000 g (10 min)
mit einer zwi schenzeitlichen Resuspension in frischem Puffer erhalten.
Die endgültigen
Pellets wurden für
den Assay in 10 mM Tris-HCl resuspendiert. Für die Assays mit SSTR 1, 3,
4 und 5 wurden Aliquots der Membranenpräparationen 90 min bei 25°C mit 0,05
nM [125I-Tyr11]SS-14 in 50 mM HEPES (pH
7,4), enthaltend 10 mg/ml BSA, 5 mM MgCl2,
200 KIU/ml Trasylol, 0,02 mg/ml Bacitracin und 0,02 mg/ml Phenylmethylsulfonylfluorid,
inkubiert. Das endgültige
Assay-Volumen betrug 0,3 ml. Für
den SSTR-2-Assay wurden 0,05 nM [125I]MK-678
als Radioligand verwendet, und die Inkubationszeit betrug 90 min bei
25°C. Die
Inkubationen wurden durch schnelle Filtration durch GF/C-Filter
(zuvor in 0,3 Polyethylenimin getränkt) unter Verwendung eines
Brandel-Filtrationssammlers
abgestoppt. Jedes Reaktionsgefäß und jeder Filter
wurden anschließend
3-mal mit 5 ml-Aliquots eiskaltem Puffer gewaschen. Die spezifische
Bindung wurde definiert als gesamt gebundener Radioligand minus
demjenigen, dar in Gegenwart von 1000 nM SS-14 für SSTR 1, 3, 4 und 5 oder 1000
nM MK-678 für SSTR2
gebunden hat.
-
Bewertung der biologischen Aktivität
-
Die
biologische Aktivität
von SSTR-selektiven Agonisten und Antagonisten wurde durch den Calciummobilisierungs-Assay
in CHO-K1-Zellen, welche humanes SSTR2 oder SSTR5 exprimierten,
beurteilt. Die Zellen wurden durch Inkubieren in 0,3 EDTA/Phosphat-gepufferte
Salzlösung
(25°C) geerntet
und zweimal durch Zentrifugieren gewaschen. Die gewaschenen Zellen
wurden für
die Beladung des fluoreszenten Ca2+-Indikators
Fura-2AM in Hank's-gepufferter
Salzlösung
(HBSS) resuspendiert. Die Zellsuspensionen (ungefähr 106-Zellen/ml) wurden mit 2 mM Fura-2AM für 30 min
bei 25°C
inkubiert. Unbeladenes Fura-2AM wurde durch zweifaches Zentrifugieren
in HBBS entfernt, und die endgültigen
Suspensionen wurden in ein Spektrofluorometer (Hitachi F-2000) überführt, das
mit einem magnetischen Rührermechanismus
und einem temperaturregulierten Küvettenhalter ausgestattet war.
Nach Äquilibrieren
auf 37°C
wurden die SS- Analoga
für die
Messung der intrazellulärem
Ca2+-Mobilisierung zugefügt. Die Anregungswellenlänge und
die Emissionswellenlänge
betrugen 340 nm bzw. 510 nm. In den SSTR2-exprimierenden Zellen
(1) stimulierten die Verbindung 2 und die Verbindung
1 signifikant die intrazelluläre
Ca2+-Mobilisierung (wie durch das Verhältnis zwischen
stimuliertem und basalem Wert gezeigt wird), wobei die Verbindung
6 diese Wirkung bei den untersuchten Konzentrationen nicht zeigte.
Darüber
hinaus waren die Verbindung 4 und die Verbindung 3 ferner im hohen
Maße bei
der Stimulierung der Ca2+-Mobilisierung
wirksam. In den SSTR5-exprimierenden Zellen (2) stimulierten
die Verbindung 5 und die Verbindung 1 eine signifikante intrazelluläre Ca2+-Mobilisierung, wohingegen die Verbindung
6 eine leichte Agonistenaktivität
im Bereich von 300 bis 1000 nM zeigte. In den SSTR2-exprimierenden
Zellen (3) inhibierte die Verbindung
6 die von SS induzierte intrazelluläre Ca2+-Mobilisierung
in SSTR2-exprimierenden Zellen in Dosis-abhängiger Weise, wobei eine vollständige Suppression
der SS-Wirkung bei etwa 10–7 M auftrat. Somit zeigte
die Beurteilung der intrazellulären
Ca2+-Mobilisierung, dass die biologische
Aktivität
von jedem der verschiedenen Analoga in Übereinstimmung mit seinem Rezeptor-Bindungsprofil
war.
-
DNA-Synthese
-
Die
Wirkungen der SSTR-selektiven Agonisten und Antagonisten auf die
DNA-Synthese in TI-Zellen wurde wie zuvor beschrieben durch Bestimmung
der Einbaurate von [3H]Thymidin ([3H]thy) durchgeführt (Davis L, et al., 1994
in: Basic methods in Molecular Biology, 2. Auflage, Appleton & Lange, Norwalk,
CT, USA: 611–646,
degli Uberti EC, et al., 1991 J Clin Endocrinol Metab 72: 1364–1371).
Die TI-Zellen wurden in Platten mit 24 Vertiefungen ausplattiert
(105 Zellen/Vertiefung) und für 48 Stunden
in einem Medium inkubiert, das mit 10 FBS in Gegenwart von [3H]thy (1,5 μCi/ml; 87 Ci/mmol) supplementiert
war, mit oder ohne jedem der SS-Analoge bei Konzentrationen, die
von 10–6 bis 10–9 M
reichten. Die Behandlungen wurden durch Zugabe von frischen Analoga
in den Vertiefungen nach 24 Stunden Inkubation erneuert, wobei das
Medium nicht entfernt wurde.
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Nach
der Inkubation wurden die Zellen dreimal mit eiskaltem PBS gewaschen
und zweimal mit 10 % eiskalter Trichloressigsäure (TCA). TCA-präzipitiertes
Material wurde in 500 μl
0,2 mol/l Natriumhydroxid und 0,1 % SDS solubilisiert. Die mit den
Zellen assoziierte Radioaktivität
wurde anschließend
in einem Szintillationsspektrometer gezählt. Die Ergebnisse (Zählereignisse
pro Minute pro Vertiefung) wurden erhalten, indem der Mittelwert
aus mindestens 6 Versuchen in Vierfachansätzen bestimmt wurde. Die Lebensfähigkeit
der TI-Zellen in der Kontrolle und in den behandelten Kulturen wurde
durch Trypanblau-Färbung sowohl
nach 24 Stunden als auch nach 48 Stunden beurteilt, und die Anzahl
der lebensfähigen
Zellen betrug immer 85–95
%.
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Zellproliferation
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Die
Wirkungen der SSTR-selektiven Agonisten und Antagonisten auf die
Proliferation von TI-Zellen wurde durch den nicht-radioaktiven Flüssig-Zellproliferationsassay
CELLTITER 96 (Promega, Mailand, Italien) bestimmt, einem colorimetrischen
Verfahren für
die Bestimmung der Anzahl von lebensfähigen Zellen in Proliferationsassays.
Der Assay enthält
Lösungen
einer Tetrazoliumverbindung (Owen-Reagenz; MTS) und ein Elektronenkopplungsreagenz
(Phenazinmethosulfat; PMS). MTS wird durch die Zellen in Formazan
bioreduziert, welches in Gewebekulturmedium löslich ist. Die Absorption von
Formazan bei 490 nm kann direkt aus Assayplatten mit 96 Vertiefungen
gemessen werden (Zatelli MC, et al., 2000 J Clin Endocrinol Metab
85: 847–852;
Cory AH, et al., 1991 Cancer Commun 3: 207–212). Die Umwandlung von MTS
in das wasserlösliche Formazan
wird durch Dehydrogenase-Enzyme erreicht, die in metabolisch aktiven
Zellen vorhanden sind. Das Menge an Formazan-Produkt, wie es durch das
Ausmaß der
Absorption bei 490 nm bestimmt wird, ist direkt proportional zur
Anzahl der lebenden Zellen in der Kultur. Die TI-Zellen wurden in
Platten mit 96 Vertiefungen ausplattiert (2 × 104 Zellen/Vertiefung)
und für
48 Stunden in einem mit 10 % SDS supplementierten Medium inkubiert,
in Gegenwart oder in Abwesenheit eines jeden SS-Analogs, bei Konzentrationen,
die von 10–6 bis 10–9 M
reichten. Die Behandlungen wurden nach 24 Stunden Inkubation durch
Zugabe von frischem Analoga in die Vertiefungen erneuert. Am Ende
des Inkubationszeitraums wurden 20 μl einer kombinierten MTS/PMS-Lösung mit
einer Mehrwegpipette in jede Vertiefung gegeben, und die Platten
wurden für
weitere 4 Stunden bei 37°C
in einer angefeuchteten Atmosphäre
aus 5 % CO2 inkubiert. Die Absorption bei
490 nm wurde anschließend
unter Verwendung einer Vorrichtung zum Auslesen von ELISA-Platten
(EASIA-Lesegerät, Medgenix,
Camarillo, CA) aufgezeichnet. Die Ergebnisse (Absorption bei 490
nm) wurden erhalten, indem der Mittelwert aus mindestens 6 Versuchen
in Achtfachansätzen
bestimmt wurde.
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ERGEBNISSE
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SSTR-Expression
in der humanen MTC-Zelllinie TT Um die jeweilige Rolle der Subtypen
SSTR2 und SSTR5 bei der Kontrolle der Proliferation von parafollikulären C-Zellen
zu verstehen, haben wir untersucht, ob TI-Zellen SSTRs exprimieren,
die eine potentielle Antwort auf selektive Verbindungen für individuelle SSTR-Subtypen
vermitteln könnten.
Um dieser Frage nachzugehen, haben wir Gesamt-RNA aus kultivierten TI-Zellen
isoliert und RT-PCR-Reaktionen unter den im Material- und Methodenteil
beschriebenen Bedingungen durchgeführt. Die Integrität der cDNA
wurde durch das Vorhandensein des GAPDH-Signals sichergestellt. Die
Abwesenheit von Kontaminationen aus genomischer DNA in der cDNA-Probe
wurde durch Fehlen jeglicher Amplifikation in einer PCR-Reaktion
unter Ver wendung von nicht revers transkribierten Proben beurteilt. Eine
positive Amplifikation von SSTR1, 2, 3, 4 und 5 wurde in der untersuchten
Zelllinie gefunden (4), was zeigt, dass diese Rezeptoren
in der humanen MTC-Zelllinie TT exprimiert werden. Der Nachweis,
dass die TT-Zelllinie SSTR-Subtypen stabil exprimiert, macht dieses
zelluläre
Modellsystem für
die Beurteilung der Wirkung von Rezeptor-selektiven SS-Analoga geeignet.
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Wirkung von selektiven SS-Analoga auf
den Einbau von [3H]thy in TI-Zellen
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Die
Werte für
den Einbau von [3H]thy, die mit den von
SSTR2 bevorzugten Agonisten (Verbindung 1, Verbindung 2, Verbindung
3 und Verbindung 4), mit dem von SSTR5 bevorzugten Agonisten (Verbindung
5) und mit dem von SSTR2 bevorzugten Antagonisten (Verbindung 6)
in Konzentrationen von 10–9 bis 10–6 M
erreicht wurden, sind in 5 gezeigt. Wie dargestellt unterdrückt Verbindung
2 signifikant den Einbau von [3H]thy um
58-23 % bei Konzentrationen im Bereich von 10–9 bis
10–7 M.
Verbindung 1 unterdrückt
signifikant den Einbau von [3H]thy um 41-21
% bei Konzentrationen im Bereich von 10–9 bis
10–6 M.
Der Einbau von [3H]thy wurde auch signifikant
durch Verbindung 4 (–13
%, p<0,05) und
Verbindung 3 (–17
p<0,05) bei 10–9 M
verringert. Im Gegensatz dazu erhöhte Verbindung 5 signifikant
den Einbau von [3H]thy in TT Zellen um 80–175 %. Der
für SSTR2-selektive
Antagonist, Verbindung 6, veränderte
den Einbau von [3H]thy in TI-Zellen im Vergleich zu
unbehandelten Kontrollzellen nicht.
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Wirkung von selektiven SS-Analoga auf
die Proliferation von TI-Zellen
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Um
die Aktivität
von SS-Analoga auf das Wachstum von TI-Zellen näher zu untersuchen, wurde auch ihre
Wirkung auf die Anzahl der lebensfähigen Zellen untersucht. Die
Wirkungen von Agonisten, die von SSTR2 bevorzugt werden, einem von
SSTR5 bevorzugten Agonisten und einem von SSTR2 bevorzugten Antagonisten auf
die Anzahl von lebensfähigen
TI-Zellen bei Konzentrationen im Bereich von 10–9 bis
10–6 M
sind in 6 dargestellt. Wie gezeigt inhibierten
alle Verbindungen, die von SSTR2 bevorzugt werden, bei jeder der
untersuchten Konzentrationen die Zellproliferation signifikant im
Vergleich mit unbehandelten Kontrollzellen. Der für SSTR5
selektive Agonist, Verbindung 5, erzeugte eine leichte Erhöhung der
Proliferation der TI-Zellen (bis zu 11 % bei 10–8 M),
wobei dies jedoch keinen statistischen Unterschied zu den unbehandelten Kontrollzellen
darstellte. Der für
SSTR2 selektive Antagonist, Verbindung 6, schien das Wachstum von
TI-Zellen bei den getesteten Konzentrationen nicht zu beeinflussen.
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Ein selektiver SSTR2-Antagonist wirkt
den Wirkungen eines von SSTR2 bevorzugten Agonisten entgegen
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Um
weiter aufzuklären,
ob SSTR2 spezifisch bei der Vermittlung der antiproliferativen Aktivität der von SSTR2
bevorzugten Agonisten beteiligt ist, wurden der Einbau von [3H]thy und das Zellwachstum in TI-Zellen beurteilt,
die für
48 Stunden Verbindung 1 und Verbindung 2 ausgesetzt waren, jede
entweder allein (bei 10–7 M) oder in Kombination
mit Verbindung 6, einem selektiven SSTR2-Antagonisten in äquimolarer
Konzentration (10–7 M). Die Inhibierung
des Einbaus von [3H]thy, die sowohl von
Verbindung 1 als auch von Verbindung 2 induziert wird, wurde durch
gleichzeitige Behandlung der TI-Zellen mit Verbindung 6 supprimiert
(7, oberes Bild). Die Inhibierung der Proliferation
der TI-Zellen, die durch Verbindung 1 induziert wird, wurde durch
gleichzeitige Behandlung mit Verbindung 6 signifikant von 46 % auf
10 % verringert. Darüber
hinaus schien Verbindung 6 die antiproliferative Aktivität von Verbindung
2 vollständig
zu blockieren (7, unteres Bild). Folglich ist
die spezifische Beteiligung von SSTR2 bei der Vermittlung der inhibitorischen
Wirkung eines SSTR2-Agonisten auf die Proliferation von TI-Zellen
eindeutig nachgewiesen.
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Wirkung der Kombination eines von SSTR2
bevorzugten Agonisten und eines von SSTR5 bevorzugten Agonisten
auf den Einbau von [3H]thy und die Zellproliferation
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Um
die Wirkungen eines SSTR2-Agonisten und eines SSTR5-Agonisten in Kombination
zu analysieren, wurde der Einbau von [
3H]thy
und die Proliferation von TI-Zellen untersucht, wobei jede der Verbindungen 2
und 5 bei 10
–7 M
in Kombination mit ansteigenden Dosen (von 10
–9 M
bis 10
–6 M)
der anderen Verbindungen untersucht wurde. Die Ergebnisse sind in
8 zusammengefasst.
Ansteigende Konzentrationen des SSTR5-Agonisten (10
–9 M
bis 10
–6 M)
verhinderten in Dosis-abhängiger
Weise die Unterdrückung
des Einbaus von [
3H]thy in TI-Zellen (
8,
oberes Bild) sowie die Proliferation (
8, unteres
Bild), welche durch den SSTR2-Agonisten erzeugt werden (10
–7 M).
Diese Daten zeigen einen Antagonismus zwischen den von SSTR5 und
SSTR2 vermittelten Wirkungen auf die Proliferation.
Tabelle 2: Spezifität der humanen Somatostatin-Rezeptor-Subtypen (IC
50, nM)
| Rezeptorsubtyp |
Verbindung | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | 2129 | 0,75 | 98 | 1826 | 12,7 |
2 | 1000 | 0,34 | 412 | 1000 | 213,5 |
3 | 5210 | 0,35 | 215 | 7537 | 11,2 |
4 | 6016 | 0,19 | 26,8 | 3897 | 9,8 |
5 | 1152 | 166 | 1000 | 1618 | 2,4 |
6
(Antagonist) | 2757 | 6,4 | 44 | 423 | 86,5 |
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Die
Subtypen-Affinität
wurde durch Radioliganden-Membranrezeptor-Bindungsassays in CHO-Zellen bestimmt,
die das humane SSR2-Gen oder SSR5-cDNA exprimieren.