Beitrag intrazellulärer Reaktionsprodukte zur Resistenzentwicklung gegen Platinkomplexe
Final Report Abstract
Platinkomplexe gehören zur Standardtherapie verschiedener maligner Erkrankungen. Ihr Einsatz ist jedoch durch auftretende Nebenwirkungen und durch intrinsische oder erworbene Resistenzen der Tumorzellen limitiert. Der Resistenz liegen verschiedene Ursachen zugrunde. Ein zur Resistenz beitragender Mechanismus ist die gesteigerte Inaktivierung der Platinkomplexe in resistenten Zellen durch deren Reaktion mit nukleophilen Strukturen. Im Intrazellulärraum sind unterschiedliche mögliche Bindungspartner vorhanden, wie z.B. verschiedene Proteine oder Peptide. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurden intrazelluläre Bindungspartner von Cisplatin identifiziert und deren Bedeutung für die Entstehung von Resistenz untersucht. Um intrazelluläre Bindungspartner identifizieren zu können, wurden ein fluoreszierendes Cisplatin- und Oxaliplatin-Derivat synthetisiert. Als Fluoreszenzlabel wurde Carboxyfluorescein-Diacetat (CFDA) gewählt. Die optimierte Trennung mittels Kapillarelektrophorese erlaubte die schnelle, reproduzierbare und sehr empfindliche Detektion der fluoreszierenden Platinkomplexe und ihrer Addukte im niedermolekularen Bereich des Zelllysates. Mittels 2D-Gelelektrophorese und Fluoreszenz-Scan konnten CFDA-Platin-Protein-Addukte detektiert und somit von nicht modifizierten Proteinen unterschieden werden. Insgesamt gelang auf diese Weise die Identifizierung von 13 Bindungspartnern von CFDA-Platin. Für drei ausgewählte Proteine (GRP78, PDIA1, PDIA3) wurde der Beitrag der intrazellulären Bindung von Cisplatin an der Resistenzentwicklung in Ovarialkarzinomzellen untersucht. Interessant war dabei der Befund, dass ein siRNA-vermittelter Knockdown von PDIA1 im Gegensatz zu den anderen beiden Proteinen zu einer Erhöhung der Zytotoxizität von Cisplatin in resistenten Zellen führt. Die Sensitivierung resistenter Ovarialkarzinomzellen gegenüber Cisplatin nach pharmakologischer Inhibition von PDIA1 mit dem selektiven, irreversiblen Inhibitor PACMA31 unterstützt dieses Ergebnis. PDIA1 könnte somit ein interessantes Target zur Überwindung von Cisplatinresistenz darstellen. Zusammengefasst hat dieses Projekt die methodischen Voraussetzungen für die Identifizierung niederund makromolekularer Bindungspartner von Platinkomplexen geschaffen und mit PDIA1 einen ersten Bindungspartner identifiziert, der offensichtlich an der Cisplatinresistenz beteiligt ist. Die Ergebnisse liefern zahlreiche Ansatzpunkte für weitere Untersuchungen, in denen u.a. die Rolle von Redox-Intermediaten sowie weiteren bereits identifizierten Bindungspartnern bei der Resistenzentstehung geklärt werden können. Mit der Verfügbarkeit des fluoreszenzmarkierten Oxaliplatin-Analogons können die Untersuchungen nun auch auf das zur Behandlung des Kolorektalkarzinoms eingesetzte Oxaliplatin ausgedehnt werden.
Publications
- Assessing the contribution of the two protein disulfide isomerases PDIA1 and PDIA3 to cisplatin resistance. J Inorg Biochem. 2015
Kullmann M, Kalayda GV, Hellwig M, Kotz S, Hilger RA, Metzger S, Jaehde U
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2015.08.028) - Combination of two-dimensional gel electrophoresis and a fluorescent carboxyfluorescein diacetate labeled cisplatin analogue allows the identification of intracellular cisplatin-protein adducts. Electrophoresis. 2015
Kotz S, Kullmann M, Crone B, Kalayda GV, Jaehde U, Metzger S
(See online at https://doi.org/10.1002/elps.201500188) - Optimized sample preparation strategy for the analysis of low-molecular-mass adducts of a fluorescent cisplatin analogue in cancer cell lines by CE-Dual-LIF. Electrophoresis 2015; 36: 509-517
Zabel R, Kullmann M, Kalayda GV, Jaehde U, Weber G
(See online at https://doi.org/10.1002/elps.201400467)
