English Title: Generation and characterization of resistent cell lines against c-Met inhibitors

Preview

PDF, German Download (7MB) | Terms of use

Abstract

Der Hepatozyten Wachstumsfaktor-Rezeptor c-Met ist eine Rezeptor Tyrosinkinase, die vielfältige Rollen bei der Weiterleitung von extrazellulären Signalen in das Innere der Zelle spielt. Die beiden wichtigsten durch c-Met aktivierte Signalwege sind die Ras/Raf/MEK/MAPK-Kaskade und der Phosphatidyl-Inositol-3-Kinase/AKT Signalweg (PI3K/AKT). Die durch c-Met aktivierten Signalwege sind sowohl unter normalen physiologischen Bedingungen als auch bei der Krebsentstehung von erheblicher Bedeutung. In vielen Tumoren findet man aufgrund von c-Met Mutationen, Amplifikationen oder Überexpressionen eine dauerhaft aktivierte c-Met-Signaltransduktionskaskade. c-Met ist dadurch ein attraktives Target für die Behandlung von Tumoren mit therapeutischen Antikörpern oder niedermolekularen Kinaseinhibitoren, jedoch stellt das Auftreten von Resistenzen gegenüber dem Arzneistoff eine therapeutische Herausforderung dar. In dieser Arbeit wurde in humanen Tumorzelllinien eine Resistenz gegenüber drei verschiedene c-Met-Inhibitoren durch eine Langzeitkultivation unter Anwesenheit der entsprechenden Inhibitoren erzeugt. Bei der anschließenden Charakterisierung konnte festgestellt werden, dass eine der Zelllinien eine Mutation in der ATP-Bindendestelle der Kinasedomäne von c-Met erworben hat, in Folge dessen eine Bindung und Wirkung der Inhibitoren nicht mehr gegeben war. Im Rahmen einer vergleichenden Genxpressionsanalyse konnten eine Reihe von Kandidatengenen identifiziert werden, die in den c-Met-resistenten Zelllinien ein differentielles Expressionsmuster aufwiesen. Dabei kam es in den Zelllinien ohne c-Met-Mutation vor allem zu einer deutlich verstärkten Expression von KRAS und dem IGF-1R, in Folge dessen eine vermehrte Aktivität des PI3K/AKT und MAPK-Signalweges beobachtet werden konnte, was die Blockierung des c-Met-Signalweges kompensierte. In einem nachfolgend angestellten Ansatz wurden kombinatorische Behandlungsmöglichkeiten aufgezeigt, die die Durchbrechung der c-Met-Resistenz ermöglichen sollten. Dabei erwiesen sich insbesondere die duale Blockierung des PI3K- und MAPK-Signalweges und der kombinatorische Einsatz der Zytostatika Cisplatin bzw. 5-FU mit einem PI3K-Inhibitor als vielversprechend. Durch die angestellten Ergebnisse konnten erste Erkenntnisse bezüglich möglicher Resistenzmechanismen gegen c-Met-Inhibitoren gewonnen werden, die für die Entwicklung von verbesserten Therapiemöglichkeiten essentiell sind.

Translation of abstract (English)

The hepatocyte growth factor receptor c-Met is a receptor tyrosine kinase, which plays an important role in diverse signal transduction pathways. The most important signal transduction pathways are the Ras/Raf/MEK/MAPK- and the Phosphatidyl-Inositol-3Kinase/AKT-pathway. The c-Met signal transduction pathway plays a prominent role under normal physiological conditions as well as during carcinogenesis. In many tumours permanent activation of the c-Met signal transduction pathway is evident due mutations in the c-Met gene, amplification or overexpression of c-Met. c-Met is an attractive target for the treatment of tumours with therapeutic antibodies or small molecules kinase inhibitors. However the development of a resistance mechanism to anticancer drugs is still a therapeutic challenge. In this study human resistant cancer cell lines, which are long-term exposed to three different selective c-met inhibitors, were established. Characterisation of the resistant cell lines identified a mutation in the ATP-binding site in the c-Met kinase domain of one single cell line. The result of this mutation was that binding of the inhibitors was prevented hence they were rendered therapeutically ineffective. After performing comparable gene expression analysis it was possible to identify a number of candidate genes that had a differential expression profile. Significantly, cell lines without a c-Met mutation showed an increase in expression of KRAS and IGF-1R. As a consequence of this the cells exhibit an increase in activity of the PI3K/AKT and MAPK pathway, which could compensate the blockage the cMet pathway. In a subsequently implemented approach combination therapies were demonstrated to break the c-Met resistance in the cell lines. The dual blockage of the PI3K/AKT and MAPK pathway and the combination of a cytostatics cisplatin respectively 5FU were proved to be a promising approach. The sustained results obtained provide initial insights regarding possible resistance mechanism against c-Met inhibitors. This could help to develop improved therapies for the patients.