Antimicrobial Activity of Essential Oils against Streptococcus mutans and their Antiproliferative Effects

This study aimed to evaluate the activity of essential oils (EOs) against Streptococcus mutans biofilm by chemically characterizing their fractions responsible for biological and antiproliferative activity. Twenty EO were obtained by hydrodistillation and submitted to the antimicrobial assay (minimum inhibitory (MIC) and bactericidal (MBC) concentrations) against S. mutans UA159. Thin-layer chromatography and gas chromatography/mass spectrometry were used for phytochemical analyses. EOs were selected according to predetermined criteria and fractionated using dry column; the resulting fractions were assessed by MIC and MBC, selected as active fractions, and evaluated against S. mutans biofilm. Biofilms formed were examined using scanning electron microscopy. Selected EOs and their selected active fractions were evaluated for their antiproliferative activity against keratinocytes and seven human tumor cell lines. MIC and MBC values obtained for EO and their active fractions showed strong antimicrobial activity. Chemical analyses mainly showed the presence of terpenes. The selected active fractions inhibited S. mutans biofilm formation (P < 0.05) did not affect glycolytic pH drop and were inactive against keratinocytes, normal cell line. In conclusion, EO showed activity at low concentrations, and their selected active fractions were also effective against biofilm formed by S. mutans and human tumor cell lines.

Structure Elucidation and Anticancer Activity of 7-Oxostaurosporine Derivatives from the Brazilian Endemic Tunicate Eudistoma vannamei

The present study reports the identification of two new staurosporine derivatives, 2-hydroxy-7-oxostaurosporine (1) and 3-hydroxy-7-oxostaurosporine (2), obtained from mid-polar fractions of an aqueous methanol extract of the tunicate Eudistoma vannamei, endemic to the northeast coast of Brazil. The mixture of 1 and 2 displayed IC50 values in the nM range and was up to 14 times more cytotoxic than staurosporine across a panel of tumor cell lines, as evaluated using the MTT assay.

Total Synthesis of (+)-trans-Trikentrin A

Several syntheses have already been reported for cis-trikentrins and herbindoles, which are indole alkaloids unsubstituted at the C2 and C3 positions that bear a trans-1,3-dimethylcyclopentyl unit. Herein, we describe the first asymmetric and stereoselective synthesis of the more challenging trans-trikentrin A as its naturally occurring isomer. Different approaches were investigated and the strategy of choice was a combination of an enzymatic kinetic resolution and a thallium(III)-mediated ring contraction. The antiproliferative activities of the natural product and related intermediates have been tested against human tumor cell lines, leading to the discovery of new compounds with potent antitumor activity.

Populene D Analogues: Design, Concise Synthesis and Antiproliferative Activity

An efficient and concise synthesis of nine populene D analogues was performed using an iodine-catalyzed Prins cyclization as the key transformation. The antiproliferative activity of these new pyrans against several cancer cell lines was then investigated. Among them, an isochromene with moderate activity (mean logGI(50) = 0.91) was found. Additionally, compounds with selectivity toward the tumor cell lines NCI-ADR/RES, OVCAR-3, and HT29 were discovered.

Assessment of the role of transcript for GATA-4 as a marker of unfavorable outcome in human adrenocortical neoplasms

Abstract Background Malignant neoplasia of the adrenal cortex is usually associated with very poor prognosis. When adrenocortical neoplasms are diagnosed in the early stages, distinction between carcinoma and adenoma can be very difficult to accomplish, since there is yet no reliable marker to predict tumor recurrence or dissemination. GATA transcription factors play an essential role in the developmental control of cell fate, cell proliferation and differentiation, organ morphogenesis, and tissue-specific gene expression. Normal mouse adrenal cortex expresses GATA-6 while its malignant counterpart only expresses GATA-4. The goal of the present study was to assess whether this reciprocal change in the expression of GATA factors might be relevant for predicting the prognosis of human adrenocortical neoplasms. Since human adrenal cortices express luteinizing hormone (LH/hCG) receptor and the gonadotropins are known to up-regulate GATA-4 in gonadal tumor cell lines, we also studied the expression of LH/hCG receptor. Methods We conducted a study on 13 non-metastasizing (NM) and 10 metastasizing/recurrent (MR) tumors obtained from a group of twenty-two adult and pediatric patients. The expression of GATA-4, GATA-6, and LH/hCG receptor (LHR) in normal and tumoral human adrenal cortices was analysed using reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) complemented by dot blot hybridization. Results Messenger RNA for GATA-6 was detected in normal adrenal tissue, as well as in the totality of NM and MR tumors. GATA-4, by its turn, was detected in normal adrenal tissue, in 11 out of 13 NM tumors, and in 9 of the 10 MR tumors, with larger amounts of mRNA found among those presenting aggressive clinical behavior. Transcripts for LH receptor were observed both in normal tissue and neoplasms. A more intense LHR transcript accumulation was observed on those tumors with better clinical outcome. Conclusion Our data suggest that the expression of GATA-6 in human adrenal cortex is not affected by tumorigenesis. GATA-4 expression is more abundant in MR tumors, while NM tumors express more intensely LHR. Further studies with larger cohorts are needed to test whether relative expression levels of LHR or GATA-4 might be used as prognosis predictors.

Decreased expression of ADAMTS-1 in human breast tumors stimulates migration and invasion

Abstract Background ADAMTS-1 (a disintegrin and metalloprotease with thrombospondin motifs) is a member of the ADAMTS family of metalloproteases. Here, we investigated mRNA and protein levels of ADAMTS-1 in normal and neoplastic tissues using qPCR, immunohistochemistry and immunoblot analyses, and we addressed the role of ADAMTS-1 in regulating migration, invasion and invadopodia formation in breast tumor cell lines. Results In a series of primary breast tumors, we observed variable levels of ADAMTS-1 mRNA expression but lower levels of ADAMTS-1 protein expression in human breast cancers as compared to normal tissue, with a striking decrease observed in high-malignancy cases (triple-negative for estrogen, progesterone and Her-2). This result prompted us to analyze the effect of ADAMTS-1 knockdown in breast cancer cells in vitro. MDA-MB-231 cells with depleted ADAMTS-1 expression demonstrated increased migration, invasion and invadopodia formation. The regulatory mechanisms underlying the effects of ADAMTS-1 may be related to VEGF, a growth factor involved in migration and invasion. MDA-MB-231 cells with depleted ADAMTS-1 showed increased VEGF concentrations in conditioned medium capable of inducing human endothelial cells (HUVEC) tubulogenesis. Furthermore, expression of the VEGF receptor (VEGFR2) was increased in MDA-MB-231 cells as compared to MCF7 cells. To further determine the relationship between ADAMTS-1 and VEGF regulating breast cancer cells, MDA-MB-231 cells with reduced expression of ADAMTS-1 were pretreated with a function-blocking antibody against VEGF and then tested in migration and invasion assays; both were partially rescued to control levels. Conclusions ADAMTS-1 expression was decreased in human breast tumors, and ADAMTS-1 knockdown stimulated migration, invasion and invadopodia formation in breast cancer cells in vitro. Therefore, this series of experiments suggests that VEGF is involved in the effects mediated by ADAMTS-1 in breast cancer cells.

Strukturelle und molekulare Charakterisierung des Asialoglykoprotein-Rezeptors aus humaner Leber

Der Asialoglykoprotein-Rezeptor (ASGPR) vermittelt als integraler Bestandteil der Leberzellmembran die Endozytose von zirkulierenden Asialoglykoproteinen. Ziele dieser Arbeit waren proteinchemische Untersuchungen von funktionellem ASGPR aus humaner Leber aufgrund einer verbesserten Präparationsmethode und die rekombinante Darstellung der beiden Untereinheiten H1 und H2. In der denaturierenden SDS-PAGE erschienen H1 und H2 überwiegend als Monomere bei 46 und 50kD; nach Deglykosylierung ergaben sich Banden bei 34 und 32kD, wonach der Glykosidanteil etwa 28% beträgt. In der nicht-denaturierenden Größenausschluß-Chromatographie wurden im nativen ASGPR ausschließlich Trimere und Dimere gefunden. In Gegenwart von 2-Mercaptoethanol konnten funktionell eine aktive von einer nicht-aktiven Fraktion getrennt werden, wobei H2 in der nicht-aktiven Fraktion angereichert war, während sich H1 zu etwa gleichen Teilen in beiden Fraktionen befand. Durch zweidimensionale Auftrennung des deglykosylierten Rezeptors wurden auf Proteinebene vier Isoformen von H1 und zwei von H2 mit unterschiedlichen pI-Werten identifiziert. Der Vergleich von funktionellem ASGPR aus normaler Leber und den hepatischen Tumorzellinien HepG2 und Huh7 in der SDS-PAGE brachte Größenunterschiede von etwa sechs und vier Kilodalton hervor. Bei H1 konnte dies auf einen höheren Glykosylierungsgrad zurückgeführt werden, während H2 auch nach Behandlung mit N-GlykosidaseF ein größeres Molekulargewicht aufwies. Ein Antikörper gegen das Insertionspeptid im cytoplasmatischen Bereich einer Splice-Variante von H2 zeigte eine deutlich erhöhte Expression von H2 mit Insertion in Huh7-Zellen gegenüber natürlichem ASGPR. Da bisherige Kenntnisse über den humanen ASGPR vorwiegend aus kultivierten Hepatomzelllinien stammen, scheinen sie nicht ohne weiteres auf die Situation in normaler Leber übertragbar. Die Präparation von funktionellem H1 aus transfizierten cos7- und 293-Zellen führte zum gleichen Bandenmuster wie beim natürlichen ASGPR. Mit einem Enzymimmunoassay wurde die Eignung von rekombinantem H1 zur Detektion von Antikörpern gegen ASGPR in 177 von 178 Patientenseren gezeigt. Da durch Präinkubation mit rekombinantem Antigen die Reaktivität mit natürlichem Rezeptor inhibiert werden konnte, trägt H1 hauptsächlich die antigenen Stellen des ASGPR.

Einfluss einer Schwerionenbestrahlung auf das Migrationsverhalten von Tumorzellen

Die Bildung von Metastasen und Rezidiven stellt ein großes Problem für eine erfolgreiche Therapie solider maligner Tumoren dar. Dabei ist die Rolle der angewendeten Therapiever-fahren in der Induktion metastasierender Zellen vor allem für eine Schwerionentherapie noch weitestgehend unklar. Die für die Metastasierung entscheidende Tumorzellmigration wurde daher unter dem Einfluss von Röntgen- und Schwerionenstrahlung untersuchen. Dazu wurden drei humane Tumorzelllinien (Gliomzelllinie U87 und kolorektale Zelllinien HCT116 und HCT116 p21-/-) unter standardisierten Bedingungen in einer Boydenkammer direkt und 24 Stunden nach Bestrahlung in vitro auf ihr Migrationsverhalten untersucht. Um mögliche Än-derungen migrationsrelevanter Proteine zu bestimmen, wurden zu denselben Zeitpunkten Zelllysate hergestellt und die Expression der Integrine b1 und b3 sowie der Proteinkinase B Isoformen Akt1 und Akt2 und deren Phosphorylierung untersucht. Gezeigt werden konnten sowohl zelllinien- als auch strahlenspezifische Unterschiede in der Migration und der Proteinexpressionen. Dabei konnten die beobachteten Migrationsänderungen nur zum Teil (vor allem nach Röntgenbestrahlung) durch die veränderte Expressionen der untersuchten Proteine erklärt werden. Daher ist zu vermuten, dass den strahleninduzierten Veränderungen der Migration der verwendeten Zelllinien verschiedene Mechanis-men zugrunde liegen, die auf der Expression unterschiedlicher Proteine beruhen. Bestrahlungen mit 12C-Ionen scheinen prinzipiell andere Expressionsmuster zu induzieren als konventionelle Strahlung und die hier untersuchten Proteine in der Migration der Zellen daher nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Auffällig waren die deutlich zelllinienspezifischen Unterschiede in der Migration nach Röntgenbestrahlung. Dort wurde ein zum Teil erhöhtes Migrationspotential nach klinisch relevanten Bestrahlungsdosen von U87 Gliomzellen festgestellt. Die Migrationsaktivität von kolorektalen Zelllinien hingegen nahm nach Bestrahlung ab. Nach Schwerionenbestrahlung wurden für alle Zelllinien signifikante Abnahmen der Migration festgestellt. Die hier erhaltenen Ergebnisse können aufgrund einer Vielzahl pro- und antimigratorischer Signale im Tumorgewebe nicht direkt in die in vivo Situation übertragen werden, doch können sie durchaus als Hinweise für die Abschätzung eines veränderten Metastasierungsrisikos dienen. Für kolorektale Zellen, unabhängig von ihrem p21-Status scheint eine Behandlung mit Röntgenstrahlen eher nicht mit einem erhöhten Migrationsrisiko einherzugehen. Anders ist dies bei den hier untersuchten Gliomzellen U87. Hier kann ein strahleninduziertes Metastasierungsrisiko aufgrund der erzielten Ergebnisse keinesfalls ausgeschlossen werden. Aus dieser Sicht scheint eine Behandlung von Gliomen mit 12C-Ionen vorteilhafter, da eine sehr gute reproduzierbare strahlenvermittelte Migrationshemmung beobachtet wurde.

Entwicklung eines pharmakologischen Modells zur Prüfung immuntherapeutischer Antikörper mit dreidimensionalen Tumorzellkulturen in vitro

In den letzten Jahren hat die Tumorbehandlung mit immunologischen Präparaten an Bedeutung gewonnen. Der allgemeine Ablauf der Testung eines Arzneimittelkandidaten sieht vor, zunächst in Zellkulturversuchen und Tierversuchen Wirkweise und Sicherheit, sowie voraussichtliche Abbauwege und mögliche Gefahren so beurteilen zu können, dass sie für einen Einsatz im Menschen in Frage kommen. Zur präklinischen in vitro-Testung werden dabei in der Regel Monolayer-Zellkulturen oder Einzelzellsuspensionen eingesetzt. Der Einsatz von 3D-Zellkulturmodellen, welche den Aufbau von Mikrometastasen oder intervaskuläre Areale in Tumoren exakter widerspiegeln, führt zu wesentlich besseren Voraussagen bezüglich der klinischen Wirksamkeit neuer Präparate. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung und Anwendung eines neuen 3D-Zellkulturbasierten Systems zur Testung trifunktionaler bispezifischer Antikörper für die Tumorbehandlung, welches sich auch auf andere vergleichbare Präparate übertragen lässt.rnIn meiner Arbeit konnte ich mehrere humane Tumorzelllinien definieren, mit denen es gelang, stabile Co-Kulturen von Multi Cellular Tumour Spheroids (MCTS) mit Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMC) in miniaturisierten Spinner-Flaschen zu etablieren. Spinner-Flaschen, in denen die im Kulturmedium befindlichen Immunzellen, MCTS und Therapeutika ständig frei zirkulieren, sind besonders für eine wirklichkeitsnahe Nachbildung der in vivo-Simulation mit disseminierten Tumorzellen oder mit malignem Aszites geeignet. Diese Art der Kultivierung erlaubte Beobachtungszeiten von ≥20 Tagen für eine große Bandbreite Analysemethoden. Zu den mit dem erstellten Protokoll standardmäßig durchführbaren Analysemethoden zählen unter anderem immunhistochemische Färbungen an Sphäroid-Gefrierschnitten, Vitalitätstest, Untersuchung der Plattierungs-Effizienz, Bestimmung der Sphäroidvolumina, Zytokinbestimmungen aus dem Medienüberstand mit Cytokine Bead Arrays, PCR-Analysen immunzellspezifischer Antigene, sowie durchflusszytometrische Analysen. Diese Methodenkombination erlaubt einen sehr detaillierten Einblick in die Wirkweise und Effizienz neuer Immuntherapeutika aus verschiedensten Blickwinkeln und stellt ein reproduzierbares Testsystem zur präklinischen Testung von Immuntherapeutika dar, das zukünftig als Bindeglied zwischen Monolayer-Zellkulturen und klinischen Prüfungen einen festen Platz einnehmen könnte.rnMit dem beschriebenen 3D-Zellkultur-System wurden in der vorliegenden Arbeit die trifunktionalen bispezifischen Antikörper catumaxomab (unter dem Handelsnamen Removab® für die Behandlung maligner Ascites zugelassen) und ertumaxomab (derzeit in klinischen Prüfungen) hinsichtlich ihrer Wirkweise untersucht. Die Antikörper besitzen im Gegensatz zu herkömmlichen monoklonalen Antikörpern zwei verschiedene Bindungsarme, einer gegen CD3 auf T-Zellen, der zweite gegen EpCAM respektive Her2/neu - beides weit verbreitete Tumorantigene - gerichtet. An ihrem Fc-Teil besitzen sie eine dritte Bindungskapazität, über welche sie an Fcγ RI, -IIa und -III positive akzessorische Zellen binden. Diese Kombination ermöglicht theoretisch die Ausbildung eines Tri-Zell-Komplexes aus T-Zelle, Tumorzelle und akzessorischer Zelle. Dies stellt eine wirkungsvolle Therapieoption unter Ausnutzung der körpereigenen, immunologischen Abwehr dar. rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass beide Antikörper eine Größenreduktion der Sphäroide mit den entsprechenden Tumorantigenen in gleichem Maße bewirkten und die Plattierungseffizienz durch ertumaxomab dosisabhängig reduziert wurde. Mit dem erstellten Testsystem konnte der Wirkmechanismus von catumaxomab auf Sphäroide der Zelllinie FaDu (Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinom) detaillierter gezeigt werden: catumaxomab wirkte dosisabhängig auf die Reduktion der Sphäroidvolumina und die zunehmende Infiltration von CD45+ Zellen, die als T-, NK- und/oder dendritische Zellen identifiziert wurden. Des Weiteren rief die catumaxomab-Gabe eine verstärkte Ausschüttung der Zytokine IL-2, IFN-γ und TNF-α hervor. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass catumaxomab die zelluläre Immunantwort aktiviert.rnDie Standard-Tumorbehandlung beinhaltet die Gabe von Chemotherapeutika. Oft werden dafür Zytostatika mit dem unerwünschten Nebeneffekt auch gesunde proliferierende Zellen anzugreifen verwendet. Dies kann prinzipiell auch die Wirksamkeit der Antikörper-Therapie beeinflussen. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit zusätzlich vergleichende Kombinations-Versuche mit catumaxomab und einem gängigen Zytostatikum - Cisplatin - durchgeführt. Mit Untersuchungen der Sphäroidvolumina, Vitalitätstests und Plattierungseffizienz konnte gezeigt werden, dass die Wirkung von catumaxomab bei gleichzeitiger Anwendung beider Therapeutika aufrecht erhalten bleibt und diese sogar additiv verstärkt wird. Eine Kombinationstherapie im Menschen ist daher denkbar.rnrn

Einfluss der Phosphorylierung durch die Casein Kinase II auf den HSP90-Chaperone-Zyklus in humanen Zellen

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Analysenmethode auf Basis der Massenbestimmung über Elektrospray-Ionisation qualifiziert, mit der es möglich ist, den Gehalt beider in humanen Zellen vorliegenden isoformen Chaperone HSP90-alpha und HSP90-beta sowie deren Phosphorylierungsstatus in der sog. „charged linker“-Region (CLR) getrennt voneinander zu bestimmen. Die Quantifizierung dieser posttranslationalen Modifikation von HSP90 in der noch wenig untersuchten Region des Chaperons stellte eine besondere Herausforderung an das analytische Messsystem dar, da diese sich fast ausschließlich aus geladenen Aminosäuren zusammensetzt und eine hohe Sequenzhomologie der beiden Isoformen in humanen Zellen vorliegt. Mit dieser Methode ist es gelungen, sowohl die stärkere Expression beider Isoformen in Tumor-Zelllinien im Vergleich zu Nicht-Tumor-Zelllinien als auch signifikant höhere Level beider phosphorylierten Varianten in den Tumor-Zelllinien nachzuweisen. Des Weiteren konnte durch gezielte Arretierung der Tumor-Zelllinie HCT116 in der G0/G1-Phase des Zellzyklus der Nachweis erbracht werden, dass nur HSP90-alpha in diesem Ruhestadium der Zellteilung in der phosphorylierten Form vorliegt. rnDa die Phosphorylierung der CLR von HSP90 als ein Marker für die Substrataktivierung herangezogen werden kann, besteht jetzt die Möglichkeit, Auswirkungen von z. B. HSP90-Inhibitoren auf beide HSP90-Isoformen hinsichtlich ihrer Expression und Phosphorylierung durch die Casein Kinase II (CK II) im zellulären Umfeld zu testen.rnIn-vitro konnte die Phosphorylierung der CLR von HSP90-alpha und -beta mit der CK II an den rekombinant hergestellten Proteinen nachgestellt werden. Dieses typische Phosphorylierungs-Motiv (S-X-X-E/D) findet man bei sehr vielen Co-Chaperonen wie auch bei der Prostaglandin E Synthase p23, das ebenfalls durch eine in-vitro Kinase-Reaktion mit der CK II an drei Positionen phosphoryliert wurde. Durch ein Binde-Assay zeigte sich, dass p23 nur in dieser modifizierten Form an HSP90-alpha bindet. Das Bindeverhalten von p23 an die beta-Isoform wird durch diese Phosphorylierung jedoch nicht beeinflusst. Diese Erkenntnisse erweitern das Verständnis des bis dato beschriebenen Chaperon-Zyklus von HSP90 und zeigen deutliche Unterschiede in den Aktivierungszyklen beider Isoformen auf. Da die Casein Kinase II hier entscheidend in den durch HSP90 vermittelten Aktivierungsprozess eingreift, eröffnet sich ein weites Feld an Möglichkeiten, diese Prozesse an weiteren Co-Chaperonen und Substratproteinen zu studieren.rn

Untersuchungen zur Chemosensitivität von testikulären Tumorzellen gegenüber Cisplatin

Metastasierender Krebs ist bei Erwachsenen in der Regel nicht heilbar. Eine Ausnahme stellen testikuläre Keimzelltumoren (TKZT) dar, da über 75 % der Patienten mit fortgeschrittenen metastasierenden TKZT mit einer auf Cisplatin basierenden Kombinations-Chemotherapie geheilt werden können. Zelllinien, die aus TKZT isoliert wurden, behalten diese Cisplatin-Sensitivität in vitro bei. Somit spiegeln Testistumorzelllinien die klinische Situation wider und sind deswegen ein gutes Modellsystem um zu untersuchen, welche Faktoren der Cisplatin-Sensitivität zugrunde liegen. Die Ursachen der Cisplatin-Sensitivität in Testistumoren sind nicht bekannt. Es wurde bereits gezeigt, dass Testistumorzellen eine geringe Kapazität für die Entfernung von Cisplatin-induzierten DNA-Platinierungen aufweisen. Dieser Defekt in der DNA-Reparatur könnte ein Faktor für die beobachtete Cisplatin-Sensitivität sein. Cisplatin induziert sowohl Intrastrang-Vernetzungen als auch Interstrang-Vernetzungen (ICLs). Die Bildung und Reparatur der Cisplatin-induzierten Intrastrang-Vernetzungen wurde mittels DNA-Slot-Blot, die Bildung und Entfernung von Interstrang-Vernetzungen wurde mithilfe des Comet-Assays untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die Reparatur von Intrastrang-Vernetzungen in Testis- und Blasentumorzelllinien vergleichbar ist. Somit sind Testistumorzellen in diesem Reparaturweg nicht beeinträchtigt. Im Unterschied dazu zeigte sich, dass Testistumorzellen die ICLs nicht oder nur mit einer reduzierten Kapazität entfernen können.Da die ICL-Reparatur über die Bildung von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) mit anschließender DSB-Reparatur verläuft, wurde die Kinetik der DSB-Reparatur anhand der Immundetektion der Histon-Variante γH2AX, die zur Visualisierung von DSB verwendet wird, verfolgt. γH2AX Foci wurden nach Behandlung mit Cisplatin in Testistumorzellen und Blasentumorzellen gebildet. Anders als in Blasentumorzellen blieb der Prozentsatz an γH2AX-positiven Zellen in Testistumorzellen bestehen. Offensichtlich konnten die Testistumorzellen die Cisplatin-induzierten ICLs nicht korrekt prozessieren, was dazu führte, dass γH2AX Foci persistierten. Da unreparierte DNA-Läsionen eine DNA-schadensabhängige Antwort einleiten können, wurde die Aktivierung der Hauptfaktoren dieser Signalwege untersucht. In den Testistumorzellen zeigte sich eine Erhöhung der p53 Proteinmenge nach Cisplatin-Behandlung. Des Weiteren wurde die durch Cisplatin induzierte Aktivierung von ATM/ATR, Chk1/Chk2, Bax und Noxa in Testis- und Blasentumorzellen vergleichend untersucht. Es wurde bereits gezeigt, dass der Reparaturfaktor ERCC1-XPF in Testistumorzelllinien reduziert vorliegt. Um eine mögliche Rolle von ERCC1-XPF für die Reparatur-Defizienz der ICLs und Cisplatin-Sensitivität in Testistumorzellen zu analysieren, wurde ERCC1-XPF in der Testistumorenzelllinie 833K mithilfe eines Expressionsvektors überexprimiert, und der Einfluss von ERCC1-XPF auf ICL-Reparatur sowie Cisplatin-Sensitivität wurde ermittelt. Überexpression von ERCC1-XPF führte zur Reparatur der ICLs in 833K-Zellen und verminderte die Cisplatinsensitivität. Somit scheint die Cisplatinsensitivität der Testistumorzellen, zumindest zum Teil, auf einer verminderten ICL-Reparatur zu beruhen. Des Weiteren wurde in „proof of principle“ Experimenten ERCC1-XPF in der Cisplatin-resistenten Blasentumorzelllinie MGH-U1 mittels siRNA herunterreguliert, und die Auswirkung der Herunterregulation auf die ICL-Reparatur und die Cisplatinsensitivität wurde geprüft. RNA-Interferenz-vermittelte Herunterregulierung von ERCC1-XPF reduzierte die Prozessierung der Cisplatin-induzierten ICLs und verstärkte die Cisplatinsensitivität in MGH-U1 Zellen. Somit wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt, dass die Testistumorzellen in Vergleich zu Blasentumorzellen in der Reparatur von ICLs defizient sind, wobei die verminderte ICL-Reparatur auf die geringe Expression von ERCC1-XPF zurückgeführt werden konnte. Diese ICL-Reparatur-Defizienz könnte, zumindest zu einem Teil, für die Sensitivität der Testistumoren gegenüber Cisplatin verantwortlich sein.

Hierarchical clustering of flow cytometry data for the study of conventional central chondrosarcoma

We have investigated the use of hierarchical clustering of flow cytometry data to classify samples of conventional central chondrosarcoma, a malignant cartilage forming tumor of uncertain cellular origin, according to similarities with surface marker profiles of several known cell types. Human primary chondrosarcoma cells, articular chondrocytes, mesenchymal stem cells, fibroblasts, and a panel of tumor cell lines from chondrocytic or epithelial origin were clustered based on the expression profile of eleven surface markers. For clustering, eight hierarchical clustering algorithms, three distance metrics, as well as several approaches for data preprocessing, including multivariate outlier detection, logarithmic transformation, and z-score normalization, were systematically evaluated. By selecting clustering approaches shown to give reproducible results for cluster recovery of known cell types, primary conventional central chondrosacoma cells could be grouped in two main clusters with distinctive marker expression signatures: one group clustering together with mesenchymal stem cells (CD49b-high/CD10-low/CD221-high) and a second group clustering close to fibroblasts (CD49b-low/CD10-high/CD221-low). Hierarchical clustering also revealed substantial differences between primary conventional central chondrosarcoma cells and established chondrosarcoma cell lines, with the latter not only segregating apart from primary tumor cells and normal tissue cells, but clustering together with cell lines from epithelial lineage. Our study provides a foundation for the use of hierarchical clustering applied to flow cytometry data as a powerful tool to classify samples according to marker expression patterns, which could lead to uncover new cancer subtypes.

Thiazolide-induced apoptosis in colorectal cancer cells is mediated via the Jun kinase-Bim axis and reveals glutathione-S-transferase P1 as Achilles' heel

Glutathione-S-transferase of the Pi class (GSTP1) is frequently overexpressed in a variety of solid tumors and has been identified as a potential therapeutic target for cancer therapy. GSTP1 is a phase II detoxification enzyme and conjugates the tripeptide glutathione to endogenous metabolites and xenobiotics, thereby limiting the efficacy of antitumor chemotherapeutic treatments. In addition, GSTP1 regulates cellular stress responses and apoptosis by sequestering and inactivating c-Jun N-terminal kinase (JNK). Thiazolides are a novel class of antibiotics for the treatment of intestinal pathogens with no apparent side effects on the host cells and tissue. Here we show that thiazolides induce a GSTP1-dependent and glutathione-enhanced cell death in colorectal tumor cell lines. Downregulation of GSTP1 reduced the apoptotic activity of thiazolides, whereas overexpression enhanced it. Thiazolide treatment caused strong Jun kinase activation and Jun kinase-dependent apoptosis. As a critical downstream target of Jun kinase we identified the pro-apoptotic Bcl-2 homolog Bim. Thiazolides induced Bim expression and activation in a JNK-dependent manner. Downregulation of Bim in turn significantly blocked thiazolide-induced apoptosis. Whereas low concentrations of thiazolides failed to induce apoptosis directly, they potently sensitized colon cancer cells to TNF-related apoptosis-inducing ligand- and chemotherapeutic drug-induced cell death. Although GSTP1 overexpression generally limits chemotherapy and thus antitumor treatment, our study identifies GSTP1 as Achilles' heel and thiazolides as novel interesting apoptosis sensitizer for the treatment of colorectal tumors.

Therapeutic protein transduction of mammalian cells and mice by nucleic acid-free lentiviral nanoparticles

The straightforward production and dose-controlled administration of protein therapeutics remain major challenges for the biopharmaceutical manufacturing and gene therapy communities. Transgenes linked to HIV-1-derived vpr and pol-based protease cleavage (PC) sequences were co-produced as chimeric fusion proteins in a lentivirus production setting, encapsidated and processed to fusion peptide-free native protein in pseudotyped lentivirions for intracellular delivery and therapeutic action in target cells. Devoid of viral genome sequences, protein-transducing nanoparticles (PTNs) enabled transient and dose-dependent delivery of therapeutic proteins at functional quantities into a variety of mammalian cells in the absence of host chromosome modifications. PTNs delivering Manihot esculenta linamarase into rodent or human, tumor cell lines and spheroids mediated hydrolysis of the innocuous natural prodrug linamarin to cyanide and resulted in efficient cell killing. Following linamarin injection into nude mice, linamarase-transducing nanoparticles impacted solid tumor development through the bystander effect of cyanide.

Downregulation of Rap1GAP contributes to Ras transformation.

Although abundant in well-differentiated rat thyroid cells, Rap1GAP expression was extinguished in a subset of human thyroid tumor-derived cell lines. Intriguingly, Rap1GAP was downregulated selectively in tumor cell lines that had acquired a mesenchymal morphology. Restoring Rap1GAP expression to these cells inhibited cell migration and invasion, effects that were correlated with the inhibition of Rap1 and Rac1 activity. The reexpression of Rap1GAP also inhibited DNA synthesis and anchorage-independent proliferation. Conversely, eliminating Rap1GAP expression in rat thyroid cells induced a transient increase in cell number. Strikingly, Rap1GAP expression was abolished by Ras transformation. The downregulation of Rap1GAP by Ras required the activation of the Raf/MEK/extracellular signal-regulated kinase cascade and was correlated with the induction of mesenchymal morphology and migratory behavior. Remarkably, the acute expression of oncogenic Ras was sufficient to downregulate Rap1GAP expression in rat thyroid cells, identifying Rap1GAP as a novel target of oncogenic Ras. Collectively, these data implicate Rap1GAP as a putative tumor/invasion suppressor in the thyroid. In support of that notion, Rap1GAP was highly expressed in normal human thyroid cells and downregulated in primary thyroid tumors.