Titelaufnahme

Die korrekte Kontrolle des Zellzyklus ist Grundvoraussetzung für den Wachstumsarrest normaler Zellen. Im Laufe der Evolution entwickelten sich mehrere parallel ablaufende, fein aufeinander abgestimmte Mechanismen, die die Zellzyklusprogression überwachen. Aus diesem Grund führt die Inaktivierung einer dieser Mechanismen meist noch nicht zur malignen Transformation. Veränderungen in der Expression, Aktivität oder intrazellulären Lokalisation von Zellzyklusregulatoren, wie von Cyklinen, CDKs und deren Inhibitoren, so wie von klassischen Tumorsuppressoren, wie TP53 oder RB, führen zu genetischer Instabilität.

Mit Hilfe pharmakologischer CDK Inhibitoren versucht man Fehlfunktionen im Zellzyklus wieder unter Kontrolle zu bringen. In der vorliegenden Arbeit wird die Effektivität und die Wirkungsweise zweier neuer CDK Inhibitoren, OlomoucineII (OLOII) und CAN508, auf Krebszelllinien untersucht, welche sich aufgrund ihrer unterschiedlichen TP53 und RB Status wesentlich in ihrer Zellzyklus Checkpoint Kontrolle unterscheiden. Desweiteren wurden die Effekte der beiden neuen Verbindungen mit jenen von Roscovitine (ROSC) verglichen. Alle drei CDK Inhibitoren haben unterschiedliche Spezifität für unterschiedliche CDKs. Ein Vergleich der IC50 Werte zeigte, dass OLOII bei allen untersuchten Krebszelllinien die stärksten Wachstums- hemmenden Eigenschaften aufwies. Inaktivierung ,beziehungsweise knock-down von wt p53, führte zu einer leicht erhöhten Resistenz gegenüber ROSC und OLOII. Im Gegensatz dazu führte die down- Regulation von mutiertem p53 zu einem leichten Anstieg der Sensitivität der Krebszellen gegenüber der CDK Inhibitoren.

Desweiteren zeigte sich, dass ROSC, OLOII und CAN508 auf normale menschliche diploide Fibroblasten, sowie auf PBMNCs erheblich geringere Effekte ausübten und daher eine hohe Spezifität für Krebszellen aufweisen.

Alle untersuchten CDK Inhibitoren beeinflussten die Zellzyklusverteilung der Krebszellen. Diese Effekte waren jedoch unterschiedlich sowie verschieden stark ausgeprägt. Es wurde gezeigt, dass nicht nur der Zellzyklusarrest sondern auch die Induktion von Apoptose in den Zellen zur anti-Krebs Wirkung der untersuchten pharmakologischen CDK Inhibitoren beitragen. Aufgrund der Tatsache, dass ROSC in ER alpha positiven Brustkrebszellen eine höhere Wirksamkeit aufweist als in ER alpha negativen, wurden die Effekte von ROSC auf die Expression von ER untersucht. Wir konnten zeigen, dass ROSC sowohl die basale als auch die Liganden- induzierte Phosphorylierung von ER alpha in exponentiell wachsenden Brustkrebszellen verhindert. Zudem reduzierte die kombinierte Behandlung mit Tamoxifen (TAM) und ROSC synergistisch die Zahl der lebenden MCF-7 Brustkrebszellen.

Zusammenfassend liefern die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit eine detailliertere Einsicht in die Wirkungsweise der untersuchten CDK Inhibitoren und eröffnen eine neue Perspektive in der Behandlung von ER alpha positivem Brustkrebs.

The proper control of cell cycle progression is a prerequisite for the growth arrest of normal cells. Normal cells have acquired a fine-tuned system of surveillance of cell cycle progression, and the important functions of this system are usually fulfilled by several feedback-loops working in parallel. Consequently the inactivation of a single or a few components does (in most cases) not lead to malignant transformation. However, alterations in the expression, activity and intracellular localization of cell cycle regulators such as cyclins, CDKs and their cellular inhibitors as well as of classic tumor suppressor genes like TP53 or RB results in genomic instability. Strenuous efforts are being made to develop means to counter cell cycle malfunctions using pharmacological inhibitors of CDKs. The aims of the thesis were to characterize the action of OlomoucineII (OLOII) and CAN508, two new pharmacological CDK inhibitors, on tumor cells differing in their cell cycle checkpoint regulation due to alteration in TP53 and RB statuses, and to compare their effect with that of Roscovitine (ROSC). All three investigated CDK inhibitors target different CDKs with different specificity. It became evident that OLOII had the strongest anti-proliferative effect in all tested cancer cell lines (the lowest IC50 values) and reduced most effectively the number of viable cells.

Depletion of wt p53 led in some cases to a slight increase of the resistance towards ROSC and OLOII, whereas depletion of mt p53 slightly increased the sensitivity.

Remarkably, normal human diploid fibroblasts and PBMNCs were much weaker affected by the drugs than cancer cells.

All three CDK inhibitors affected the cell cycle progression of the cancer cells but to a different extent and in a different way.

Interestingly, depletion or inactivation of p53 had almost no impact on the cell cycle modulating action of the drugs. We found out that not only the induction of a cell cycle arrest but also induction of apoptosis contributes to the anti-cancer effects of the pharmacological CDK inhibitors.

ROSC is more effective in human breast cancer cells expressing estrogen receptor alpha (ER alpha). Therefore, we determined the effects of ROSC on ER alpha expression. ROSC prevented the basal and estrogen-induced phosphorylation of ER alpha in exponentially growing human breast cancer cells. Moreover we showed that simultaneous inhibition of CDKs and interference with hormone signaling by tamoxifen (TAM) reduced the numbers of viable MCF-7 cells in a synergistic manner. In summary, the obtained results provide a more detailed insight into the cellular action of the CDK inhibitors and open new perspectives in the treatment of ER[alpha] positive breast cancers.