Helokinestatins: A novel family of bioactive peptides with drug-lead potential fromthe venomof the Gila Monster (Heloderma suspectum)

Venom of the Gila Monster (Heloderma suspectum) has proven to be an unlikely source of lead compounds (exendins) for the development of new injectable peptide therapeutics for the treatment of Type 2 diabetes. However, no systematic searches for new classes of bioactive peptides in lizard venom have appeared until recently. Here we describe the discovery of a new class of peptides – the helokinestatins – from H. suspectum venom, their structural characterisation and that of their biosynthetic precursors from cloned cDNA. In addition, we have subjected members of the family to preliminary pharmacological characterisation. Helokinestatins 1–6 are a family of proline-rich peptides containing 10–15 amino acid residues terminating in a common -Pro-Arg.OH motif. They are encoded in tandem within two virtually identical biosynthetic precursors of 177 and 178 amino acid residues, differing by only a single Pro residue. Each precursor also encodes a single copy of a C-type natriuretic peptide located at the C-terminus. Synthetic replicates of all helokinestatins were shown to be devoid of any direct action on the smooth muscle of rat tail artery but were found to be potent inhibitors of bradykinin-induced relaxation in this preparation in a manner that is suggestive of a non-competitive mechanism. Helokinestatin-3 (VPPPPLQMPLIPR) and helokinestatin-5 (VPPPLQMPLIPR) were found to be most potent in this respect causing almost complete inhibition of bradykinin-induced relaxation. Helokinestatins and BPPs may have a shared evolutionary history but the former do not inhibit ACE. The bradykinin inhibitory potential of helokinestatins may be exploited in the local control of chronic inflammation.

Fibroblast growth factor receptor 4 (FGFR4): a targetable regulator of drug resistance in colorectal cancer

The discovery of underlying mechanisms of drug resistance, and the development of novel agents to target these pathways, is a priority for patients with advanced colorectal cancer (CRC). We previously undertook a systems biology approach to design a functional genomic screen and identified fibroblast growth factor receptor 4 (FGFR4) as a potential mediator of drug resistance. The aim of this study was to examine the role of FGFR4 in drug resistance using RNAi and the small-molecule inhibitor BGJ398 (Novartis). We found that FGFR4 is highly expressed at the RNA and protein levels in colon cancer tumour tissue compared with normal colonic mucosa and other tumours. Silencing of FGFR4 reduced cell viability in a panel of colon cancer cell lines and increased caspase-dependent apoptosis. A synergistic interaction was also observed between FGFR4 silencing and 5-fluorouracil (5-FU) and oxaliplatin chemotherapy in colon cancer cell lines. Mechanistically, FGFR4 silencing decreased activity of the pro-survival STAT3 transcription factor and expression of the anti-apoptotic protein c-FLIP. Furthermore, silencing of STAT3 resulted in downregulation of c-FLIP protein expression, suggesting that FGFR4 may regulate c-FLIP expression via STAT3. A similar phenotype and downstream pathway changes were observed following FGFR4 silencing in cell lines resistant to 5-FU, oxaliplatin and SN38 and upon exposure of parental cells to the FGFR small-molecule inhibitor BGJ398. Our results indicate that FGFR4 is a targetable regulator of chemo-resistance in CRC, and hence inhibiting FGFR4 in combination with 5-FU and oxaliplatin is a potential therapeutic strategy for this disease.

Efficient Drug Delivery and Induction of Apoptosis in Colorectal Tumors Using a Death Receptor 5-Targeted Nanomedicine

Death Receptor 5 (DR5) is a pro-apoptotic cell-surface receptor that is a potential therapeutic target in cancer. Despite the potency of DR5-targeting agents in preclinical models, the translation of these effects into the clinic remains disappointing. Herein, we report an alternative approach to exploiting DR5 tumor expression using antibody-targeted, chemotherapy-loaded nanoparticles. We describe the development of an optimized polymer-based nanotherapeutic incorporating both a functionalized polyethylene glycol (PEG) layer and targeting antibodies to limit premature phagocytic clearance whilst enabling targeting of DR5-expressing tumor cells. Using the HCT116 colorectal cancer model, we show that following binding to DR5, the nanoparticles activate caspase 8, enhancing the anti-tumor activity of the camptothecin payload both in vitro and in vivo. Importantly, the combination of nanoparticle-induced DR5 clustering with camptothecin delivery overcomes resistance to DR5-induced apoptosis caused by loss of BAX or overexpression of anti-apoptotic FLIP. This novel approach may improve the clinical activity of DR5-targeted therapeutics while increasing tumor-specific delivery of systemically toxic chemotherapeutics.Molecular Therapy (2014); doi:10.1038/mt.2014.137.

Slow Release Drug Dissolution Profile Prediction in Pharmaceutical Manufacturing: a Multivariate and Machine Learning Approach

Slow release drugs must be manufactured to meet target specifications with respect to dissolution curve profiles. In this paper we consider the problem of identifying the drivers of dissolution curve variability of a drug from historical manufacturing data. Several data sources are considered: raw material parameters, coating data, loss on drying and pellet size statistics. The methodology employed is to develop predictive models using LASSO, a powerful machine learning algorithm for regression with high-dimensional datasets. LASSO provides sparse solutions facilitating the identification of the most important causes of variability in the drug fabrication process. The proposed methodology is illustrated using manufacturing data for a slow release drug.

Novel microtubule-targeting agents, pyrrolo-1,5-benzoxazepines, induce apoptosis in multi-drug-resistant cancer cells

PURPOSE: The development of multi-drug resistance (MDR) due to the expression of members of the ATP binding cassette (ABC) transporter family is a major obstacle in cancer treatment. The broad range of substrate specificities associated with these transporters leads to the efflux of many anti-cancer drugs from tumour cells. Therefore, the development of new chemotherapeutic agents that are not substrates of these transporters is important. We have recently demonstrated that some members of a novel series of pyrrolo-1,5-benzoxazepine (PBOX) compounds are microtubule-depolymerising agents that potently induce apoptosis in several cancer cell lines and impair growth of mouse breast tumours. The aim of this current study was to establish whether PBOXs were capable of inducing apoptosis in cancer cells expressing either P-glycoprotein or breast cancer resistance protein (BCRP), two of the main ABC transporters associated with MDR.

METHODS: We performed in vitro studies to assess the effects of PBOXs on cell proliferation, cell cycle and apoptosis in human cancer cell lines and their drug-resistant substrains expressing either P-glycoprotein or BCRP. In addition, we performed a preliminary molecular docking study to examine interactions between PBOXs and P-glycoprotein.

RESULTS: We established that three representative PBOXs, PBOX-6, -15 and -16 were capable of inducing apoptosis in drug-resistant HL60-MDR1 cells (expressing P-glycoprotein) and HL60-ABCG2 cells (expressing BCRP) with similar potencies as in parental human promyelocytic leukaemia HL60 cells. Likewise, resistance to PBOX-6 and -16 was not evident in P-glycoprotein-expressing A2780-ADR cells in comparison with parent human ovarian carcinoma A2780 cells. Finally, we deduced by molecular docking that PBOX-6 is not likely to form favourable interactions with the substrate binding site of P-glycoprotein.

CONCLUSION: Our results suggest that pro-apoptotic PBOX compounds may be potential candidates for the treatment of P-glycoprotein- or BCRP-associated MDR cancers.

Conception, synthèse et diversification de l'azaGly-Pro : un mime de tour beta, outil d'étude structure-activité : application au développement d'un nouvel agent tocolytique

Les accouchements prématurés constituent un problème médical majeur en constante augmentation et ce, malgré tous les efforts mis en œuvre afin de contrer le déclenchement des contractions avant terme. Cette thèse relate du ''design'' rationnel d'un nouvel agent thérapeutique (i.e., tocolytique) qui serait capable de 1) arrêter les contractions, et 2) prolonger la gestation. Pour ce faire, une nouvelle cible, la prostaglandine F2α et son récepteur ont été sélectionnés et le peptidomimétisme a été choisi afin de résoudre cette problématique. L'introduction contient un historique rapide de la conception à la synthèse (''drug design'') du peptide parent, le PDC113, premier peptide a avoir démontré des aptitudes tocolytiques suffisantes pour faire du peptidomimétisme. La deuxième partie de l'introduction présente les concepts du peptidomimétisme appliqués au PDC113 qui ont permis d'accéder au PDC113.824, inhibiteur allostérique du récepteur de la prostaglandine F2α, et explique comment ce mime nous a permis d'élucider les mécanismes de signalisation intracellulaire impliqués dans la contraction musculaire lisse. Cette thèse présente la conception, la synthèse et l'étude structure-activité de mimes de repliement de tour β au sein du mime peptidique original (PDC113.824) dans lequel nous avons remplacé l'azabicycloalkane central (l'indolizidin-2-one) par une série d'autres azabicycloalcanes connus et des acides aza-aminés dont nous avons élaboré la synthèse. Dans un premier temps, une nouvelle stratégie de synthèse en solution de l'aza-glycyl-proline à partir de la diphényle hydrazone et du chloroformate de p-nitrophényle a été réalisée. Cette stratégie a permis d'éliminer les réactions secondaires de cyclisation intramoléculaires communément obtenues lors de l'introduction d'acides aza-aminés avec les protections traditionnelles de type carbamate en présence de phosgène, mais aussi de faciliter l'accès en une étape à des dérivés peptidiques du type aza-glycyle. L'élongation de l'aza-glycyl-proline en solution nous a permis d'accéder à un nouveau mime tetrapeptidique du Smac, un activateur potentiel de l'apoptose au sein de cellules cancéreuses. Par la suite, nous avons développé une stratégie de diversification sélective de l'azote α du résidu azaglycine en utilisant différents types d'halogénures d'alkyle en présence de tert-butoxyde de potassium. Afin de valider le protocole d'alkylation de l'aza-dipeptide, différents halogénures d'alkyle ont été testés. Nous avons également démontré l'utilité des aza-dipeptides résultants en tant que ''building block'' afin d'accéder à une variété d'azapeptides. En effet, l'aza-dipeptide a été déprotégée sélectivement soit en N-terminal soit en C-terminal, respectivement. D'autre part, la libération de l'amine de l'ester méthylique de l'aza-alkylglycyl-proline a conduit à une catégorie de composés à potentiel thérapeutique, les azadicétopipérazines (aza-DKP) par cyclisation intramoléculaire. Enfin, notre intérêt quant au développement d'un nouvel agent tocolytique nous a amené à développer une nouvelle voie de synthèse en solution du PDC113.824 permettant ainsi d'élucider les voies de signalisation intracellulaires du récepteur de la prostaglandine F2α. Afin de valider l'importance de la stéréochimie et d'étudier la relation structure/ activité du mime, nous avons remplacé l'indolizidin-2-one (I2aa) centrale du PDC113.824 par une série d'autres azabicycloalcanes et azadipeptides. Les azabicycloalcanes D-I2aa, quinolizidinone, et indolizidin-9-one ont été synthétisés et incorporés au sein du dit peptide ne donnant aucune activité ni in vitro ni ex vivo, validant ainsi l'importance du tour β de type II' pour le maintien de l'activité biologique du PDC113.824. Finalement, l'insertion d'une série de dérivés aza(alkyl)glycyl-prolyles a mené à de nouveaux inhibiteurs allostériques du récepteur de la PGF2α, l'un contenant l'azaglycine et l'autre, l'azaphénylalanine. Cette thèse a ainsi contribué, grâce à la conception et l'application de nouvelles méthodes de synthèse d'aza-peptides, au développement de nouveaux composés à potentiel thérapeutique afin d'inhiber le travail prématuré.

Microtubule disrupting N-phenyl-N’-(2-chloroethyl) ureas display anticancer activity on cell adhesion, P-glycoprotein and BCL-2-mediated drug resistance.

Objective: Our research program has focused on the development of promising, soft alkylating N-phenyl-N’-(2-chloroethyl)urea (CEU) compounds which acylate the glutamic acid-198 of β-tubulin, near the binding site of colchicum alkaloids. CEUs inhibit the motility of cancerous cells in vitro and, interestingly, exhibit antiangiogenic and anticancer activity in vivo. Mitotic arrest induced by microtubule-interfering agents such as CEUs remains the major mechanism of their anticancer activity, leading to apoptosis. However, we recently demonstrated that microtubule disruption by CEUs and other common antimicrotubule agents greatly alters the integrity and organization of microtubule-associated structures, the focal adhesion contact, thereby initiating anoikis, an apoptosis-like cell death mechanism caused by the loss of cell contact with the extracellular matrix. Methods: To ascertain the activated signaling pathway profile of CEUs, flow cytometry, Western blot, immunohistochemistry and transfection experiments were performed. Wound-healing and chick embryo assays were carried out to evaluate the antiangiogenic potency of CEUs. Results: CEU-induced apoptosis involved early cell cycle arrest in G2/M and increased level of CDK1/cycline B proteins. These signaling events were followed by the specific activation of the intrinsic apoptosis pathway, involving loss of mitochondrial membrane potential (Δψm) and ROS production, cytochrome c release from mitochondria, caspase activation, AIF nuclear translocation, PARP cleavage and nuclear fragmentation. CEUs maintained their efficacy on cells plated on pro-survival extracellular matrices or exhibiting overexpression of P-glycoprotein or the anti-apoptotic protein Bcl-2. Conclusion: Our results suggest that CEUs represent a promising new class of antimicrotubule, antiangiogenic and pro-anoikis agents.

Influence of the friends' network in drug use and violent behavior among young people in the nightlife recreational context

Resumen tomado de la publicaci??n

The Snake Venom Peptide Bj-PRO-7a Is a M1 Muscarinic Acetylcholine Receptor Agonist

Proline-rich peptides from Bothrops jararaca venom (Bj-PRO) were characterized based on the capability to inhibit the somatic angiotensin-converting enzyme. The pharmacological action of these peptides resulted in the development of Captopril, one of the best examples of a target-driven drug discovery for treatment of hypertension. However, biochemical and biological properties of Bj-PROs were not completely elucidated yet, and many recent studies have suggested that their activity relies on angiotensin-converting enzyme-independent mechanisms. Here, we show that Bj-PRO-7a (

Toward Omics-Based, Systems Biomedicine, and Path and Drug Discovery Methodologies for Depression-Inflammation Research.

Meta-analyses confirm that depression is accompanied by signs of inflammation including increased levels of acute phase proteins, e.g., C-reactive protein, and pro-inflammatory cytokines, e.g., interleukin-6. Supporting the translational significance of this, a meta-analysis showed that anti-inflammatory drugs may have antidepressant effects. Here, we argue that inflammation and depression research needs to get onto a new track. Firstly, the choice of inflammatory biomarkers in depression research was often too selective and did not consider the broader pathways. Secondly, although mild inflammatory responses are present in depression, other immune-related pathways cannot be disregarded as new drug targets, e.g., activation of cell-mediated immunity, oxidative and nitrosative stress (O&NS) pathways, autoimmune responses, bacterial translocation, and activation of the toll-like receptor and neuroprogressive pathways. Thirdly, anti-inflammatory treatments are sometimes used without full understanding of their effects on the broader pathways underpinning depression. Since many of the activated immune-inflammatory pathways in depression actually confer protection against an overzealous inflammatory response, targeting these pathways may result in unpredictable and unwanted results. Furthermore, this paper discusses the required improvements in research strategy, i.e., path and drug discovery processes, omics-based techniques, and systems biomedicine methodologies. Firstly, novel methods should be employed to examine the intracellular networks that control and modulate the immune, O&NS and neuroprogressive pathways using omics-based assays, including genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, epigenomics, immunoproteomics and metagenomics. Secondly, systems biomedicine analyses are essential to unravel the complex interactions between these cellular networks, pathways, and the multifactorial trigger factors and to delineate new drug targets in the cellular networks or pathways. Drug discovery processes should delineate new drugs targeting the intracellular networks and immune-related pathways.

Acute aerocystitis in Piaractus mesopotamicus: Participation of eicosanoids and pro-inflammatory cytokines

A total of 360 pacus (Piaractus mesopotamicus) were used to study vascular permeability (VP) and inflammatory cell component (CC) in induced aerocystitis in P. mesopotamicus through inoculation of inactivated Aeromonas hydrophila, and the effect of steroidal and nonsteroidal anti-inflammatory drugs. It was observed that after inoculation of A. hydrophila, the maximum VP occurred 180 min post-stimulus (MPS). Pretreatment with anti-inflammatory drugs inhibited VP, and the inhibitory effect of dexamethasone was seen earlier than the effects caused by meloxicam and indomethacin. Inoculation of the bacterium caused a gradual increase in the accumulation of cells, which reached a maximum 24 h post-stimulus (HPS). Pretreatment with dexamethasone, indomethacin and meloxicam reduced the accumulation of lymphocytes, thrombocytes, granulocytes and macrophages. There was no significant difference between the different doses of the drugs tested. The results suggest that eicosanoids and pro-inflammatory cytokines participate in chemical mediation in acute inflammation in pacus. © 2013 Elsevier Ltd.

Propolis and its constituent caffeic acid suppress LPS-stimulated pro-inflammatory response by blocking NF-κB and MAPK activation in macrophages

Ethnopharmacological relevance Propolis is a bee product with numerous biological and pharmacological properties, such as immunomodulatory and anti-inflammatory activities. It has been used in folk medicine as a healthy drink and in food to improve health and prevent inflammatory diseases. However, little is known about its mechanism of action. Thus, the goal of this study was to verify the antioxidant activity and to explore the anti-inflammatory properties of propolis by addressing its intracellular mechanism of action. Caffeic acid was investigated as a possible compound responsible for propolis action. Materials and methods The antioxidant properties of propolis and caffeic acid were evaluated by using the 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl free radical (DPPH) scavenging method. To analyze the anti-inflammatory activity, Raw 264.7 macrophages were treated with different concentrations of propolis or caffeic acid, and nitric oxide (NO) production, a strong pro-inflammatory mediator, was evaluated by the Griess reaction. The concentrations of propolis and caffeic acid that inhibited NO production were evaluated on intracellular signaling pathways triggered during inflammation, namely p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK), c-jun NH2-terminal kinase (JNK1/2), the transcription nuclear factor (NF)-κB and extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2), through Western blot using specific antibodies. A possible effect of propolis on the cytotoxicity of hepatocytes was also evaluated, since this product can be used in human diets. Results Caffeic acid showed a higher antioxidant activity than propolis extract. Propolis and caffeic acid inhibited NO production in macrophages, at concentrations without cytotoxicity. Furthermore, both propolis and caffeic acid suppressed LPS-induced signaling pathways, namely p38 MAPK, JNK1/2 and NF-κB. ERK1/2 was not affected by propolis extract and caffeic acid. In addition, propolis and caffeic acid did not induce hepatotoxicity at concentrations with strong anti-inflammatory potential. Conclusions Propolis exerted an antioxidant and anti-inflammatory action and caffeic acid may be involved in its inhibitory effects on NO production and intracellular signaling cascades, suggesting its use as a natural source of safe anti-inflammatory drugs. © 2013 Elsevier B.V.

Therapeutisches Drug Monitoring in der ambulanten Psychopharmakotherapie

Während Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) im klinischen Alltag der stationären Behandlung in der Psychiatrie bereits fest etabliert ist, kommt es in der ambulanten Betreuung von psychisch Kranken bislang noch selten zum Einsatz. Ziel dieser Arbeit war es zu klären, wie TDM im ambulanten Bereich eingesetzt wird, wann seine Anwendung sinnvoll ist und ob es Hinweise gibt, dass TDM zu einer besseren Psychopharmakotherapie beitragen kann. rnEine Grundvoraussetzung für den Einsatz von TDM ist die Messbarkeit des Arzneistoffes. Am Beispiel des Antipsychotikums Flupentixol wurde eine Quantifizierungsmethode entwickelt, validiert und in die Laborroutine integriert. Die neue Methode erfüllte alle nach Richtlinien vorgegebenen Anforderungen für quantitative Laboruntersuchungen. Die Anwendbarkeit in der Laborroutine wurde anhand von Untersuchungen an Patienten gezeigt. rnEine weitere Voraussetzung für eine TDM-geleitete Dosisanpassung ist die Kenntnis des therapeutischen Referenzbereiches. In dieser Arbeit wurde exemplarisch ein Referenzbereich für das Antipsychotikum Quetiapin ermittelt. Die Untersuchung verglich darüber hinaus die neu eingeführten Arzneiformulierung Quetiapin retard mit schnell freisetzendem Quetiapin. Es zeigte sich, dass die therapiebegleitenden Blutspiegelkontrollen beider Formulierungen mit der Einstellung des Blutspiegels auf den therapeutischen Bereich von 100 - 500 ng/ml die Wahrscheinlichkeit des Therapieansprechens erhöhen. Bei den verschiedenen Formulierungen musste unbedingt auf den Zeitpunkt der Blutentnahmen nach Einnahme geachtet werden.rnEs wurde eine multizentrische Querschnittsuntersuchung zur Analyse von TDM unter naturalistischen Bedingungen an ambulanten Patienten durchgeführt, und zwar in Ambulanzen, in denen TDM als fester Bestandteil der Therapieüberwachung genutzt wurde und in Ambulanzen, in denen TDM sporadisch engesetzt, bzw. neu eingeführt wurde. Nach dieser Erhebung schien die Anwendung von TDM zu einer besseren Versorgung der Patienten beizutragen. Es wurde festgestellt, dass in den Ambulanzen mit bewusster Anwendung von TDM mehr Patienten mit Blutspiegeln im therapeutischen Bereich vorkamen als in den Ambulanzen mit nur sporadisch durchgeführten Blutspiegelmessungen. Bei Letzteren betrug die mittlere Anzahl an Medikamenten pro Patient 2,8 gegenüber 2,2 in den anderen Ambulanzen, was mit höheren Nebenwirkungsraten einherging. Die Schlussfolgerung, dass das Einstellen der Blutspiegel auf den therapeutischen Bereich auch tatsächlich zu besseren Therapieeffekten führte, konnte mit der Studie nicht valide überprüft werden, da die Psychopathologie nicht adäquat abgebildet werden konnte. Eine weitere Erkenntnis war, dass das reine Messen des Blutspiegels nicht zu einer Verbesserung der Therapie führte. Eine Verbesserung der Anwendung von TDM durch die Behandler wurde nach einer Schulung festgestellt, die das Ziel hatte, die Interpretation der Blutspiegelbefunde im Kontext mit patienten- und substanzspezifischen Informationen zu verbessern. Basierend auf dieser Erfahrung wurden Arzneistoffdatenblätter für die häufigsten angewandten Antipsychotika und Antidepressiva entwickelt, um damit die ambulanten Ärzte für eine eigenständige Befundinterpretation zu unterstützen. rnEin weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen an ambulanten Patienten war die Aufdeckung von Non-Compliance durch TDM. Ein neu entwickeltes Verfahren, durch Berechnung der Streuung der mittleren Blutspiegel, erwies sich als geeignetes Instrument zur Compliance-Kontrolle in der Clozapin-Langzeittherapie. Es war etablierten anderen Verfahren überlegen. Demnach hatten Patienten ein erhöhtes Rückfallrisiko, wenn der Variationskoeffizient von nur drei nacheinander gemessenen Blutspiegeln größer als 20 % war. Da für die Beurteilung des Variationskoeffizienten das Messen von nur drei aufeinander folgenden Blutspiegeln notwendig war, kann diese Methode leicht in den ambulanten Alltag integriert werden. Der behandelnde Arzt hat so die Möglichkeit, einen rückfallgefährdeten Patienten noch vor seiner psychopathologischen Verschlechterung zu erkennen und ihn beispielsweise durch engmaschigeres Supervidieren vor einem Rückfall zu bewahren.rnAlles in allem konnte durch die eigenen Untersuchungen an psychiatrischen Patienten, die unter naturalistischen Bedingungen behandelt wurden, gezeigt werden, wie die Voraussetzungen für die Anwendung von TDM geschaffen werden, nämlich durch die Etablierung und Validierung einer Messmethode und durch die Evaluierung eines therapeutischen Referenzbereiches und wie TDM bei adäquatem Einsatz, nach Verbesserung der Compliance und des Kenntnisstandes der behandelnden Ärzte im praktischen und theoretischen Umgang mit TDM, die Versorgung ambulanter psychiatrischer Patienten unterstützen kann.

Tissue engineering strategies for biomaterial-based anticancer drug delivery and enhancement of angiogenesis in tumor-resected bone

Patienten, die an Osteosarkom leiden werden derzeit mit intravenös applizierten krebstherapeutischen Mitteln nach Tumorresektion behandelt, was oftmals mit schweren Nebenwirkungen und einem verzögerten Knochenheilungsprozess einhergeht. Darüber hinaus treten vermehrt Rezidive aufgrund von verbleibenden neoplastischen Zellen an der Tumorresektionsstelle auf. Erfolgreiche Knochenregeneration und die Kontrolle von den im Gewebe verbleibenden Krebszellen stellt eine Herausforderung für das Tissue Engineering nach Knochenverlust durch Tumorentfernung dar. In dieser Hinsicht scheint der Einsatz von Hydroxyapatit als Knochenersatzmaterial in Kombination mit Cyclodextrin als Medikamententräger, vielversprechend. Chemotherapeutika können an Biomaterial gebunden und direkt am Tumorbett über einen längeren Zeitraum freigesetzt werden, um verbliebene neoplastische Zellen zu eliminieren. Lokal applizierte Chemotherapie hat diverse Vorteile, einschließlich der direkten zytotoxischen Auswirkung auf lokale Zellen, sowie die Reduzierung schwerer Nebenwirkungen. Diese Studie wurde durchgeführt, um die Funktionsfähigkeit eines solchen Arzneimittelabgabesystems zu bewerten und um Strategien im Bereich des Tissue Engineerings zu entwickeln, die den Knochenheilungsprozess und im speziellen die Vaskularisierung fördern sollen. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur Krebszellen von der chemotherapeutischen Behandlung betroffen sind. Primäre Endothelzellen wie zum Beispiel HUVEC zeigten eine hohe Sensibilität Cisplatin und Doxorubicin gegenüber. Beide Medikamente lösten in HUVEC ein tumor-unterdrückendes Signal durch die Hochregulation von p53 und p21 aus. Zudem scheint Hypoxie einen krebstherapeutischen Einfluss zu haben, da die Behandlung sensitiver HUVEC mit Hypoxie die Zellen vor Zytotoxizität schützte. Der chemo-protektive Effekt schien deutlich weniger auf Krebszelllinien zu wirken. Diese Resultate könnten eine mögliche chemotherapeutische Strategie darstellen, um den Effekt eines zielgerichteten Medikamenteneinsatzes auf Krebszellen zu verbessern unter gleichzeitiger Schonung gesunder Zellen. Eine erfolgreiche Integration eines Systems, das Arzneimittel abgibt, kombiniert mit einem Biomaterial zur Stabilisierung und Regeneration, könnte gesunden Endothelzellen die Möglichkeit bieten zu proliferieren und Blutgefäße zu bilden, während verbleibende Krebszellen eliminiert werden. Da der Prozess der Knochengeweberemodellierung mit einer starken Beeinträchtigung der Lebensqualität des Patienten einhergeht, ist die Beschleunigung des postoperativen Heilungsprozesses eines der Ziele des Tissue Engineerings. Die Bildung von Blutgefäßen ist unabdingbar für eine erfolgreiche Integration eines Knochentransplantats in das Gewebe. Daher ist ein umfangreich ausgebildetes Blutgefäßsystem für einen verbesserten Heilungsprozess während der klinischen Anwendung wünschenswert. Frühere Experimente zeigen, dass sich die Anwendung von Ko-Kulturen aus humanen primären Osteoblasten (pOB) und humanen outgrowth endothelial cells (OEC) im Hinblick auf die Bildung stabiler gefäßähnlicher Strukturen in vitro, die auch effizient in das mikrovaskuläre System in vivo integriert werden konnten, als erfolgreich erweisen. Dieser Ansatz könnte genutzt werden, um prä-vaskularisierte Konstrukte herzustellen, die den Knochenheilungsprozess nach der Implantation fördern. Zusätzlich repräsentiert das Ko-Kultursystem ein exzellentes in vitro Model, um Faktoren, welche stark in den Prozess der Knochenheilung und Angiogenese eingebunden sind, zu identifizieren und zu analysieren. Es ist bekannt, dass Makrophagen eine maßgebliche Rolle in der inflammatorisch-induzierten Angiogenese spielen. In diesem Zusammenhang hebt diese Studie den positiven Einfluss THP-1 abgeleiteter Makrophagen in Ko-Kultur mit pOB und OEC hervor. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anwendung von Makrophagen als inflammatorischer Stimulus im bereits etablierten Ko-Kultursystem zu einer pro-angiogenen Aktivierung der OEC führte, was in einer signifikant erhöhten Bildung blutgefäßähnlicher Strukturen in vitro resultierte. Außerdem zeigte die Analyse von Faktoren, die in der durch Entzündung hervorgerufenen Angiogenese eine wichtige Rolle spielen, eine deutliche Hochregulation von VEGF, inflammatorischer Zytokine und Adhäsionsmoleküle, die letztlich zu einer verstärkten Vaskularisierung beitragen. Diese Resultate werden dem Einfluss von Makrophagen zugeschrieben und könnten zukünftig im Tissue Engineering eingesetzt werden, um den Heilungsprozess zu beschleunigen und damit die klinische Situation von Patienten zu verbessern. Darüber hinaus könnte die Kombination der auf Ko-Kulturen basierenden Ansätze für das Knochen Tissue Engineering mit einem biomaterial-basierenden Arzneimittelabgabesystem zum klinischen Einsatz kommen, der die Eliminierung verbliebener Krebszellen mit der Förderung der Knochenregeneration verbindet.

Primary bovine synoviocyte cultures: a useful tool for in vitro drug testing?

The aim of the study was to evaluate bovine synoviocyte culture as an in vitro model to test new intra-articular drugs. The inflammatory reaction pattern of synoviocytes as compared to fibroblasts was studied over nine passages. Expression of pro-inflammatory cytokines was assessed after stimulation with lipopolysaccharide. Immunohistochemical markers were used to identify synoviocyte populations. Primary synoviocytes expressed markedly higher amounts of interleukin-1beta mRNA and tumour necrosis factor-alpha mRNA than fibroblasts after stimulation. This difference was lost over two passages. CD68-positive macrophage-like synoviocytes diminished over three passages, which may explain the reduced pro-inflammatory cytokine response. Primary bovine synoviocytes appear to be an appropriate and optimised model for testing novel drugs for cattle, because their response may more closely reflect in vivo tissue responses compared to cultured cell lines.