Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Evaluation neuartiger potenzieller Chemotherapeutika in Prostatakarzinom-Modellsystemen

Fortgeschrittene, kastrationsresistente Prostatakarzinome gelten bei Mensch und Hund nach wie vor als unheilbar und erfordern die Erforschung und Entwicklung neuer Therapieoptionen. Da das metastasierende canine Prostata-Adenokarzinom viele Eigenschaften mit humanen kastrationsresistenten Prostatakrebs teilt, wird es auch als Modell für die menschliche Erkrankung angesehen. In der vorliegenden Arbeit wurden das Aminoisochinolin FX-9, sowie die Indolylmaleimide PDA-66 und PDA-377 als neuartige potenzielle Chemotherapeutika vergleichend auf ihre Wirksamkeit gegen humane und canine Prostata-Adenokarzinom-Zelllinien untersucht. Das chemotherapeutische Potenzial von FX-9 konnte gegen jeweils zwei Prostatakarzinom-Zelllinien von Mensch und Hund bestätigt werden. FX-9 inhibierte signifikant die metabolische Aktivität und induzierte Apoptose bei Konzentrationen im niederen mikromolaren Bereich. Morphologische Untersuchungen des Wirkmechanismus ergaben, dass FX-9 als anti-mitotische Substanz wirkt, mit reduzierter zytotoxischer Aktivität in benignen Zellen. Das chemotherapeutische Potenzial von PDA-66 konnte ebenfalls anhand zwei humaner und einer caninen Prostatakarzinom-Zelllinien bestätigt werden. Genau wie FX-9 reduzierte PDA-66 signifikant die Zellviabilität und induzierte Apoptose. Die Wirksamkeit von FX‑9 und PDA-66 war dabei zwischen den Zelllinien beider Spezies vergleichbar. Die Wirkung von PDA-377 jedoch war, verglichen mit der caninen Zelllinie, gegenüber den menschlichen Zelllinien eingeschränkt und wurde daher nicht weiter untersucht. Für FX-9 und PDA-66 zeigten histologische Färbungen und Zeitraffermikroskopie lebender Zellen, dass es durch die Anwendung zu mitotischem Tod kommt. Mittels Transkriptomanalyse konnte dies für PDA-66 auch auf molekularer Ebene bestätigt werden. Gleichzeitig kommt es bei beiden Wirkstoffen zur Bildung polyploider multinukleärer Zellen mittels mitotic slippage. Um das Potenzial von FX-9 und PDA-66 weiter abzuschätzen, sind in einem nächsten Schritt pharmakokinetische Studien nötig. Die in dieser Arbeit erhoben Daten liefern dafür die Grundlage.

Advanced castration-resistant prostate carcinomas are incurable in humans and dogs and require the research and development of new therapeutic options. As metastatic canine prostate adenocarcinomas share many characteristics with human castrationresistant prostate cancer, they are also used as a model for the human disease. In the present work, the aminoisoquinoline FX-9 as well as the indolylmaleimides PDA-66 and PDA-377 were comparatively evaluated as novel potential chemotherapeutic agents for their efficacy against human and canine prostate adenocarcinoma cell lines.
The chemotherapeutic potential of FX-9 was confirmed against two human and two
canine prostate carcinoma cell lines. FX-9 significantly inhibited metabolic activity and induced apoptosis at concentrations in the low micromolar range. Morphological studies of the mechanism of action revealed that FX-9 acts as an anti-mitotic agent with reduced cytotoxic activity in benign cells. The chemotherapeutic potential of PDA-66 was also confirmed using two human and one canine prostate carcinoma cell lines. Similar to FX-9, PDA-66 significantly reduced cell viability and induced apoptosis. The efficacy of FX-9 and PDA-66 was comparable between the cell lines of both species. However, the effect of PDA-377, compared with the canine cell line, was limited against the human cell lines and therefore was not investigated further.
For FX-9 and PDA-66, histological staining and live cell imaging showed that mitotic death occurred as a result of the application. Using transcriptome analysis, this could also be confirmed for PDA-66 at the molecular level. Furthermore, both drugs also lead to the formation of polyploid multinuclear cells by mitotic slippage. Mitotic slippage represents a major limitation of mitotic poisons, as it promotes the formation of aneuploidy, which in turn enables resistance to chemotherapeutic agents and thus tumor recurrence.
To further evaluate the potential of FX-9 and PDA-66, pharmacokinetic studies are
needed as a next step. The data collected in this work provide the basis for such
studies. Possible upcoming canine in vivo studies could not only directly enable new therapeutic options for dogs, but also accelerate an application for humans due to the comparable mode of action.

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