Targeted Therapy Possibilities for Metastatic Melanoma

The incidence of malignant melanoma of the skin has been steadily rising worldwide during the past decades. Most early detected primary tumors can be removed surgically and the prognosis is good. However, at the same time there still is no permanent cure for metastatic melanoma and its prognosis is poor, although lately new effective drugs have emerged. In this thesis, four different approaches of experimental therapy for metastatic melanoma were studied. Endogenous cis-Urocanic acid (UCA) is found in every individual’s skin, where exposure to UV light from the sun generates it from its inactive trans conformation. Cis- UCA was found to destroy malignant melanoma cells in culture under an acidified pH and sufficient concentration through caspase-3 mediated apoptosis. Furthermore, cis-UCA is able to considerably diminish the growth rate in human melanoma tumors on living SCID mice. Using replication-competent Semliki Forest viruses, human melanoma tumors grown in SCID mice were dramatically shrunken as the fulminant production of viruses in melanoma cells leads them to apoptosis within 72 hours. Small oligopeptides attaching to melanoma cells were identified using in vivo phage display. The melanoma-specific peptides found were further tested in vitro on adenoviruses. Ultimately, the adenoviral retargeting using the peptides was tested in vivo. One peptide homed to human transferring receptor upregulated on melanoma cells. In order to kill the malignant melanoma cells with the retargeted adenoviruses, the viruses should carry genetic material producing apoptotic proteins in the cancer tissue. TIMP-3 has been identified as a good candidate for such a protein, as it inhibits malignant cell adhesion as well as promotes apoptosis through a caspase-8 pathway. It is further shown here that adenovirally delivered TIMP-3 is even more potent, as it could kill non-adherent cancer cells, lacking the fully functional death receptor signalling pathway. Adenovirally delivered TIMP-2 also showed marked antitumor effects in human malignant melanoma xenografts on SCID mice both in ex vivo and systemic delivery.

Prognostic Markers and Prolonged Interferon-alpha Therapy in Renal Cell Carcinoma

Molekyylimarkkerit ja pitkäaikainen alfainterferonihoito munuaissyövässä Munuaissyöpäpotilaiden viiden vuoden elossaololuku on noin 50 %. Aikaisempien tutkimuksien mukaan viiden vuoden elossaololuku metastasoituneessa munuaissyövässä on 3-16 %, kun käytettiin alfainterferonia sisältävää hoitoa. Tyypillisesti alfainterferonia on käytetty vähemmäin kuin 6 kuukautta. Avoimia kysymyksiä ovat alfainterferonin optimaalinen hoitoannos ja hoidon kesto yksin tai yhdessä uusien täsmähoitojen kanssa. Tärkeimmät tavoitteet olivat tutkia 1) jaksotetun pitkäaikaisen alfainterferonihoidon tehoa ja siedettävyyttä metastasoituneessa munuaissyövässä ja 2) p53-, Ki-67- ja COX-2-proteiinituotannon ennusteellista merkitystä munuaissyövässä. Tutkimuksessa 117 metastasoituneelle munuaissyöpää sairastaneelle potilaalle etsittiin yksilöllinen hänen sietämänsä maksimaalinen hoitoannos rekombinanttia alfa2a-interferonia (Roferon-ATM). Hoitoa pyrittiin jatkamaan 24 kuukauden ajan. Kolmen hoitoviikon jälkeen pidettiin yhden viikon tauko. Hoito lopetettiin, jos ilmaantui vakavia haittavaikutuksia tai tauti eteni. Toisessa tutkimuksessa proteiinituotanto analysoitiin immunohistokemiallisesti munuaissyöpäpotilaiden kasvainnäytteistä, joita oli säilytetty parafiinissa. Kasvainnäytteet oli otettu talteen munuaisen poistoleikkauksen yhteydessä. Nämä potilaat jaettiin kolmeen eri ryhmään: metastasointi primaarivaiheessa (n=29), metastasointi myöhemmin (n=37) ja ei metastasointia (n=51). Keskimääräinen alfainterferonihoidon kesto oli 11 kuukautta (kk) [0,5 – 32 kk]. Objektiivinen hoitovaste todettiin 17 %:lla, tautitilanne pysyi ennallaan 42 %:lla ja myöhäinen vaste (yli 12 kk:tta hoidon aloittamisesta) todettiin 3 %:lla. Aika vasteen saavuttamisesta taudin etenemiseen oli keskimäärin 8 kk ja elinaika 19,1 kk. Viiden vuoden elossaololuku oli 16 %. Jos metastasoituneella munuaissyöpäpotilaalla oli keuhkometastasointi, hän selvisi todennäköisemmin viisi vuotta kuin muut potilaat. Henkeä uhkaavia sivuvaikutuksia ei todettu. Yli 12 kk:n ajan kestävä alfainterferonihoito on hyödyllistä niille potilaille, jotka ovat saaneet objektiivisen hoitovasteen tai tautitilanne on pysynyt ennallaan. Positiivinen p53- ja Ki-67-ekspressio yhdessä viittaavat suureen metastasoinnin todennäköisyyteen. Positiivinen COX-2-ekspressio viittaa viivästyneeseen metastaasien ilmaantumiseen. Metastasoituneilla potilailla positiiviset p53- ja Ki-67-ekspressiot viittaavat huonoon ennusteeseen, mutta positiivinen COX-2 ekspressio viittaa suotuisaan ennusteeseen. Positiivinen COX-2- ja negatiivinen Ki-67-ekspressio yhdessä viittaavat parantuneeseen ennusteeseen metastasoituneessa munuaissyövässä.

Lethal weapons : novel approaches for receptor-targeted cancer cell elimination

The currently used forms of cancer therapy are associated with drug resistance and toxicity to healthy tissues. Thus, more efficient methods are needed for cancer-specific induction of growth arrest and programmed cell death, also known as apoptosis. Therapeutic forms of tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) are investigated in clinical trials due to the capability of TRAIL to trigger apoptosis specifically in cancer cells by activation of cell surface death receptors. Many tumors, however, have acquired resistance to TRAIL-induced apoptosis and sensitizing drugs for combinatorial treatments are, therefore, in high demand. This study demonstrates that lignans, natural polyphenols enriched in seeds and cereal, have a remarkable sensitizing effect on TRAIL-induced cell death at non-toxic lignan concentrations. In TRAIL-resistant and androgen-dependent prostate cancer cells we observe that lignans repress receptor tyrosine kinase (RTK) activity and downregulate cell survival signaling via the Akt pathway, which leads to increased TRAIL sensitivity. A structure-activity relationship analysis reveals that the γ-butyrolactone ring of the dibenzylbutyrolactone lignans is essential for the rapidly reversible TRAIL-sensitizing activity of these compounds. Furthermore, the lignan nortrachelogenin (NTG) is identified as the most efficient of the 27 tested lignans and norlignans in sensitization of androgen-deprived prostate cancer cells to TRAIL-induced apoptosis. While this combinatorial anticancer approach may leave normal cells unharmed, several efficient cancer drugs are too toxic, insoluble or unstable to be used in systemic therapy. To enable use of such drugs and to protect normal cells from cytotoxic effects, cancer-targeted drug delivery vehicles of nanometer scale have recently been generated. The newly developed nanoparticle system that we tested in vitro for cancer cell targeting combines the efficient drug-loading capacity of mesoporous silica to the versatile particle surface functionalization of hyperbranched poly(ethylene imine), PEI. The mesoporous hybrid silica nanoparticles (MSNs) were functionalized with folic acid to promote targeted internalization by folate receptor overexpressing cancer cells. The presented results demonstrate that the developed carrier system can be employed in vitro for cancer selective delivery of adsorbed or covalently conjugated molecules and furthermore, for selective induction of apoptotic cell death in folate receptor expressing cancer cells. The tested carrier system displays potential for simultaneous delivery of several anticancer agents specifically to cancer cells also in vivo.