Aldehyd-Dehydrogenase-Inhibiton zur Therapie-Sensibilisierung von Glioblastom-Stammzellen

Abstract

Glioblastoma multiforme ist der häufigste und bösartigste primäre Hirntumor bei Erwachsenen. Die Prognose der Glioblastom-Patienten ist sehr schlecht und neue Therapieoptionen sind dringend erforderlich. Frühere Studien an mesenchymalen Glioblastom-Stammzellen zeigten eine starke Hochregulation der Aldehyd Dehydrogenase 1A3 (ALDH1A3), welche durch das Medikament Disulfiram (DSF) inhibiert werden kann. An anderen Tumorentitäten wurde bereits gezeigt, dass DSF in Kombination mit Kupfer-Ionen (Cu2+) eine tumorizide, sowie chemo- und strahlentherapiesensibilisierende Wirkung aufweist. Der Pathomechanismus von DSF / Cu2+ in Glioblastomzellen wurde jedoch bisher nicht vollständig aufgeklärt. Um DSF zukünftig sicher mit anderen Medikamenten, wie z.B. dem Chemotherapeutikum Temozolomid (TMZ), anwenden zu können, bedarf es noch weiteren Untersuchungen. Die vorliegende Studie zielte darauf ab, die Wirkungen und Funktionsmechanismen von DSF / Cu2+ auf bestrahlte mesenchymale und proneurale humane Glioblastom-Stammzellen zu definieren. Zusätzlich wurden Kombinationseffekte von DSF und TMZ dargestellt. Zu diesem Zweck wurden vom Patienten stammende mesenchymale und proneurale Glioblastom-Stammzellkulturen mit dem ALDH1A3-Inhibitor DSF in An- und Abwesenheit von TMZ vorbehandelt und mit einer Einzeldosis von 0-8 Gy 6 MV-Photonen bestrahlt. Anschließend konnte die ALDH-Aktivität, der Einfluss auf den Zellzyklus und das klonogene Überleben mit Hilfe von ALDEFLOUR und Nicoletti-Durchflusszytometrie, sowie Limiting Dilution Assays bestimmt werden. Disulfiram interferierte mit dem Zellzyklus beider Glioblastomstammzelllinien unabhängig der ALDH1A3-Expression. Infolgedessen verringerte die Behandlung mit DSF das klonogene Überleben beider Tumorstammzelllinien signifikant. Diese Auswirkung schien additiv zum Bestrahlungseffekt in beiden Zelllinien zu sein. Ein radiosensibilisierender Effekt konnte nicht nachgewiesen werden. Bemerkenswert ist, dass die gleichzeitige Behandlung mit Temozolomid die DSF-hemmende Wirkung auf das klonogene Überleben abschwächte. Fazit: Die vorliegende Arbeit zeigte eine ausgeprägte tumorizide Wirkung von Disulfiram/Cu2+ in Primärkulturen von mesenchymalen (ALDH1A3+) und nicht-mesenchymalen (ALDH1A3-) Glioblastom-Stammzellen. Die gezeigten Daten legen nahe, dass in der klinischen Situation Disulfiram nicht mit adjuvanter Radio-und Temozolomidchemotherapie kombiniert werden sollte. Es könnte zukünftig jedoch als Zweitlinien-Chemotherapie beim Glioblastom angewendet werden. Allerdings benötigt es hierfür Verabreichungssysteme, die gewährleisten, dass Disulfiram in ausreichender Dosierung im Tumor akkumuliert, und dabei eine maximal tolerierbare Dosis nicht überschritten wird.