Mise au point de nanoparticules polymères pour l'administration parentérale d'agents anticancéreux hydrophobes

Plusieurs agents anticancéreux très puissants sont caractérisés par une solubilité aqueuse limitée et une toxicité systémique importante. Cette dernière serait liée d’une part à la solubilisation des agents anticancéreux à l’aide de surfactifs de bas poids moléculaire, connus pour leur toxicité intrinsèque, et d’autre part, par le manque de spécificité tissulaire des anticancéreux. Les vecteurs colloïdaux à base de polymères permettraient de résoudre certains défis liés à la formulation d’agents anticancéreux hydrophobes. D’abord, les polymères peuvent être sélectionnés afin de répondre à des critères précis de compatibilité, de dégradation et d’affinité pour le médicament à formuler. Ensuite, le fait d’encapsuler l’agent anticancéreux dans un vecteur peut améliorer son efficacité thérapeutique en favorisant son accumulation au niveau du tissu cible, i.e. la tumeur, et ainsi limiter sa distribution au niveau des tissus sains. Des travaux antérieurs menés au sein de notre laboratoire ont mené à la mise au point de micelles à base de poly(N-vinyl-pyrrolidone)-bloc-poly(D,L-lactide) (PVP-b-PDLLA) capables de solubiliser des agents anticancéreux faiblement hydrosolubles dont le PTX. Ce dernier est commercialisé sous le nom de Taxol® et formulé à l’aide du Crémophor EL (CrEL), un surfactif de bas poids moléculaire pouvant provoquer, entre autres, des réactions d’hypersensibilité sévères. Bien que les micelles de PVP-b-PDLLA chargées de PTX aient démontré une meilleure tolérance comparée au Taxol®, leur potentiel de ciblage tumoral et leur efficacité thérapeutique étaient similaires à la forme commerciale à doses égales. Ceci était possiblement dû au fait que les micelles étaient rapidement déstabilisées et ne pouvaient retenir leur cargo suite à leur administration intraveineuse. Nous avons donc décidé de poursuivre les travaux avec un autre type de vecteur, soit des nanoparticules, qui possèdent une stabilité intrinsèque supérieure aux micelles. L’objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de mettre au point des nanoparticules polymères pour l’administration parentérale d’agents anticancéreux faiblement solubles dans l’eau. Les nanoparticules devaient permettre d’encapsuler des agents anticancéreux hydrophobes et de les libérer de manière contrôlée sur plusieurs jours. De plus, elles devaient démontrer un temps de circulation plasmatique prolongée afin de favoriser l’accumulation passive du médicament encapsulé au niveau de la tumeur. La première partie du travail visait à employer pour la première fois le copolymère amphiphile PVP-b-PDLLA comme émulsifiant dans la préparation de nanoparticules polymères. Ainsi, une méthode de fabrication des nanoparticules par émulsion huile-dans-eau a été appliquée afin de produire des nanoparticules à base de PDLLA de taille inférieure à 250 nm. Grâce aux propriétés lyoprotectrices de la couronne de PVP présente à la surface des nanoparticules, celles-ci pouvaient retrouver leur distribution de taille initiale après lyophilisation et redispersion en milieu aqueux. Deux anticancéreux hydrophobes, soit le PTX et l’étoposide (ETO), ont été encapsulés dans les nanoparticules et libérés de ces dernières de façon contrôlée sur plusieurs jours in vitro. Une procédure de « salting-out » a été appliquée afin d’améliorer le taux d’incorporation de l’ETO initialement faible étant donnée sa solubilité aqueuse légèrement supérieure à celle du PTX. Le second volet des travaux visait à comparer le PVP comme polymère de surface des nanoparticules au PEG, le polymère le plus fréquemment employé à cette fin en vectorisation. Par le biais d’études d’adsorption de protéines, de capture par les macrophages et de biodistribution chez le rat, nous avons établi une corrélation in vitro/in vivo démontrant que le PVP n’était pas un agent de surface aussi efficace que le PEG. Ainsi, malgré la présence du PVP à la surface des nanoparticules de PDLLA, ces dernières étaient rapidement éliminées de la circulation sanguine suite à leur capture par le système des phagocytes mononucléés. Par conséquent, dans le troisième volet de cette thèse, le PEG a été retenu comme agent de surface, tandis que différents polymères biodégradables de la famille des polyesters, certains synthétiques (PDLLA et copolymères d’acide lactique/acide glycolique), d’autres de source naturelle (poly(hydroxyalkanoates)(PHAs)), ont été investiguées comme matériaux formant le cœur des nanoparticules. Il en est ressorti que les propriétés physicochimiques des polyesters avaient un impact majeur sur l’efficacité d’encapsulation du PTX et son profil de libération des nanoparticules in vitro. Contrairement aux PHAs, les polymères synthétiques ont démontré des taux d’incorporation élevés ainsi qu’une libération contrôlée de leur cargo. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution ont démontré que les nanoparticules de PDLLA dotées d’une couronne de PEG conféraient un temps de circulation plasmatique prolongé au PTX et favorisaient son accumulation tumorale. Les nanoparticules polymères représentent donc une alternative intéressante au Taxol®.

Exploratory Study on Occupational Health Exposure to Chemical Agents, in a Public Hospital in Valencia, Venezuela. Preliminar Assessment

Descriptive study that identified chemical agents (AQ) use and training on risk management and waste disposal techniques in a public Hospital in Valencia. A questionnaire was answered by 48 workers. Information obtained was: personal data, occupational history, AQ used; knowledge of risk management and waste disposal. There were 16 occupations from 12 “High Risk” areas. “Adult emergency” was the one with more workers (11 individuals), followed by “sterilization” and “clinical laboratory” (7 each) and oncology (5). The remained areas had less than 8.3% workers. The most used anesthetic agents were: Halothane, Enfluorane and Isofluorane 4.17% each and main antineoplastics used were: Doxorubicin 16.67% and Paclitaxel, 5-Fluoracil and Etoposide, 8.33% each. The most mentioned substances were: alcohol (70.8%) and Chlorine (64.6%). None of the answers regarding knowledge of AQ’ risk management and waste disposal was satisfactory. Statistical associations between training and several variables such as age, time in their job and being or not a professional, resulted non-significant. The correlation between training and the knowledge of AQ’s management was significant (p < 0.001). Participants showed that their knowledge about chemical occupational risk factors they are exposed to is still insufficient. Therefore, this theme should be included in graduate course curricula. These results provide important data and will serve as a pilot research for the follow up Phase II study that will include clinical aspects and environmental and biological monitoring.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Enterolactone restricts the proliferation of the LNCaP human prostate cancer cell line in vitro

Ecological data suggest a long-term diet high in plant material rich in biologically active compounds, such as the lignans, can significantly influence the development of prostate cancer over the lifetime of an individual. The capacity of a pure mammalian lignan, enterolactone (ENL), to influence the proliferation of the LNCaP human prostate cancer cell line was investigated as a function of cell density, metabolic activity, expression and secretion of prostate specific antigen (PSA), cell cycle profile, and the expression of genes involved in development and progression of prostate cancer. Treatment with a subcytotoxic concentration of ENL (60 mu M for 72 h) was found to reduce: cell density (57.5%, SD 7.23, p < 0.001), metabolic activity (55%, SD 0.03, p < 0.001), secretion of PSA (48.50% SD 4.74, p = 0.05) and induce apoptosis (8.33-fold SD 0.04, p = 0.001) compared to untreated cells. Cotreatment with 10 mu M etoposide was found to increase apoptosis by 50.17% (SD 0.02, p < 0.001). Additionally, several key genes (e.g. MCMs, survivin and CDKs) were beneficially regulated by ENL treatment (p < 0.05). The data suggest that the antiproliferative activity of ENL is a consequence of altered expression of cell cycle associated genes and provides novel molecular evidence for the antiproliferative properties of a pure lignan in prostate cancer.

Roles of the translationally controlled tumour protein (TCTP) and the double-stranded RNA-dependent protein kinase, PKR, in cellular stress responses

Translationally controlled tumour protein (TCTP) is a highly conserved protein present in all eukaryotic organisms. Various cellular functions and molecular interactions have been ascribed to this protein, many related to its growth-promoting and antiapoptotic properties. TCTP levels are highly regulated in response to various cellular stimuli and stresses. We have shown recently that the double-stranded RNA-dependent protein kinase, PKR, is involved in translational regulation of TCTP. Here we extend these studies by demonstrating that TCTP is downregulated in response to various proapoptotic treatments, in particular agents that induce Ca++ stress, in a PKR-dependent manner. This regulation requires phosphorylation of protein synthesis factor eIF2α. Since TCTP has been characterized as an antiapoptotic and Ca++-binding protein, we asked whether it is involved in protecting cells from Ca++-stress-induced apoptosis. Overexpression of TCTP partially protects cells against thapsigargin-induced apoptosis, as measured using caspase-3 activation assays, a nuclear fragmentation assay, using fluorescence-activated cell sorting analysis, and time-lapse video microscopy. TCTP also protects cells against the proapoptotic effects of tunicamycin and etoposide, but not against those of arsenite. Our results imply that cellular TCTP levels influence sensitivity to apoptosis and that PKR may exert its proapoptotic effects at least in part through downregulation of TCTP via eIF2α phosphorylation.

Efeitos citotóxicos do teniposide, um derivado semi-sintético das epipodofilotoxinas, sobre linhagens celulares de carcinoma renal humano

O câncer renal corresponde a aproximadamente 3% dos tumores malignos do adulto, sendo a terceira malignidade urológica mais comum. Os tratamentos sistêmicos disponíveis para pacientes portadores de carcinoma renal avançado são, via de regra, pouco eficazes e sem um impacto definido na sobrevida. Portanto, torna-se imperioso que novos agentes e/ou estratégias terapêuticas para esta enfermidade sejam desenvolvidas. O derivado das epipodolofilotoxinas, etoposide, tem sido utilizado com sucesso no tratamento de vários tipos de tumores sólidos e hematológicos. Este agente exerce a sua ação antitumoral através da inibição da enzima nuclear topoisomerase II. Estudos recentes demonstraram que o efeito citotóxico in vitro deste agente é bem mais pronunciado quando as linhagens tumorais são expostas à droga por um tempo mais prolongado. Isto vem sendo confirmado em estudos clínicos, nos quais foi documentado um aumento significativo no percentual de respostas tumorais objetivas em pacientes com câncer avançado tratados com etoposide em doses repetidas diárias de forma continuada, comparativamente a pacientes que receberam pulsos de doses altas da droga a intervalos mais longos. Infelizmente, estudos iniciais com etoposide não revelaram uma atividade antitumoral significativa em pacientes com câncer renal avançado. Por esta razão, os estudos preliminares explorando o potencial terapêutico de seu análogo teniposide nesta doença também não receberam a devida atenção na literatura. Entretanto, este análogo possui potenciais vantagens terapêuticas em relação ao etoposide, uma vez que apresenta um tempo de retenção intracelular mais prolongado em linhagens de tumores sólidos in vitro. Estas observações nos estimularam a reconsiderar o estudo do potencial citotóxico do teniposide em modelos experimentais de câncer renal avançado. Nesta dissertação, foram estudados vários protocolos de administração de teniposide em linhagens de câncer renal humano, uma vez que esta neoplasia carece de drogas ativas disponíveis no armamentário terapêutico. Foram utilizadas as linhagens celulares RXF-393, A-498 e TK-10, as quais foram incubadas com teniposide em concentrações pré-determinadas e tempos de incubação variáveis. Além disto, foram feitos experimentos em que protocolos de administração de teniposide como agente único foram comparados a protocolos em que o mesmo foi combinado com agentes que bloqueiam a ação da glicoproteína P, responsável pelo efluxo ativo da droga do interior da célula tumoral. Além disso, foram também estudados protocolos incluindo a associação de teniposide com agentes que interferem com a síntese do DNA. Para os estudos de avaliação de citotoxicidade dos agentes quimioterápicos, os mesmos foram pré-incubados por 24 h na ausência ou presença do inibidor da DNA polimerase α afidicolina glicinada (0,2 µM) ou do inibidor da ribonucleotídeo redutase hidroxiuréia (200 µM) e após incubados por diferentes tempos de exposição com diluições seriadas de teniposide. Os efeitos citotóxicos foram avaliados através do método colorimétrico com sulforodamina B (SRB). Os protocolos de exposição prolongada das células ao teniposide mostraram um aumento significativo na sua citotoxicidade nas linhagens RXF-393, A-498 e TK-10, sugerindo que a citotoxicidade do teniposide é dependente de tempo de administração. Neste sentido, uma maior taxa de dano no DNA foi observada nas células expostas ao teniposide por tempos de administração mais prolongados. Curiosamente, os diferentes tempos de exposição ao teniposide não influenciaram de forma clara na formação de complexos DNA-topoisomerase II, nem nas medidas da atividade desta enzima. O uso concomitante de agentes moduladores da glicoproteína P como o verapamil, a ciclosporina A e o tamoxifeno não produziu potencialização do efeito antiproliferativo do teniposide. Por sua vez, os tratamentos com agentes que interferem na síntese de DNA, como a afidicolina glicinada ou a hidroxiuréia, potencializaram a citotoxicidade do teniposide em todas as linhagens estudadas, seguindo as características intrínsecas de cada linhagem. Em conclusão, os resultados apresentados nesta dissertação sugerem que o teniposide apresenta um maior efeito citotóxico em protocolos de administração prolongada em combinação com agentes inibidores da síntese de DNA. Frente a estes resultados iniciais, o teniposide será testado nos protocolos de administração acima mencionados em um painel contendo um maior número de linhagens tumorais in vitro. Uma vez confirmadas as observações acima descritas, serão iniciados estudos em modelos tumorais in vivo. Estes estudos servirão de base nas decisões quanto à reavaliação clínica do teniposide em ensaios de fase I em pacientes com neoplasias avançadas refratárias.

Carcinoma de pequenas células do esôfago: estudo clínico patológico de dois casos

RACIONAL: O carcinoma de pequenas células primário do esôfago é tumor raro, agressivo, morfologicamente indistinguível de seu correspondente no pulmão. OBJETIVO: Apresentar os aspectos clínico-patológicos de dois pacientes com carcinoma de pequenas células do esôfago. RELATO DE CASOS: Paciente 1: masculino, 56 anos com disfagia progressiva há seis meses e emagrecimento, com antecedentes de tabagismo e etilismo. A endoscopia mostrou lesão vegetante dos 30 aos 40 cm da arcada dentária superior e o exame anatomopatológico, diagnosticou neoplasia maligna indiferenciada de pequenas células com marcadores imunoistoquímicos positivos para cromogranina e sinaptofisina, caracterizando a linhagem neuroendócrina da neoplasia. Após dois ciclos de quimioterapia (cisplatina e etoposide) associada à radioterapia ele apresentou remissão da disfagia. Paciente 2: masculino, 55 anos, com queixas de pirose, disfagia, rouquidão há seis meses, com emagrecimento de 10 kg no período. A endoscopia mostrou lesão vegetante à 30 cm da arcada dentária superior, obstrutiva. O exame anatomopatológico revelou carcinoma de pequenas células, com os mesmos marcadores imunoistoquímicos positivos para linhagem neuroendócrina. Tomografia computadorizada mostrou metástases hepáticas. Frente ao estadio avançado da doença optou-se pela indicação de gastrostomia. O paciente desenvolveu pneumonia e faleceu dois meses após o diagnóstico. CONCLUSÃO: A evolução dos portadores de carcinoma de pequenas células do esôfago depende do estadiamento da doença e apesar da alta agressividade biológica, este tumor apresenta boa resposta à quimioterapia associada à radioterapia.

Late morfofunctional alterations of the Sertoli cell caused by doxorubicin administered to prepubertal rats

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Post-ganglionic Horner's syndrome: An unusual presentation of non-Hodgkin lymphoma

In this paper, we present the rare case of a patient with cervical lymphadenopathy diagnosed as a T-cell-rich B-cell non-Hodgkin lymphoma that manifested Horner's syndrome due to a post-ganglionic sympathetic neuron lesion caused by the tumor. Copyright © 2012 S. Karger AG, Basel.

Immunomodulatory effects of low dose chemotherapy and perspectives of its combination with immunotherapy

Given that cancer is one of the main causes of death worldwide, many efforts have been directed toward discovering new treatments and approaches to cure or control this group of diseases. Chemotherapy is the main treatment for cancer; however, a conventional schedule based on maximum tolerated dose (MTD) shows several side effects and frequently allows the development of drug resistance. On the other side, low dose chemotherapy involves antiangiogenic and immunomodulatory processes that help host to fight against tumor cells, with lower grade of side effects. In this review, we present evidence that metronomic chemotherapy, based on the frequent administration of low or intermediate doses of chemotherapeutics, can be better than or as efficient as MTD. Finally, we present some data indicating that noncytotoxic concentrations of antineoplastic agents are able to both up-regulate the immune system and increase the susceptibility of tumor cells to cytotoxic T lymphocytes. Taken together, data from the literature provides us with sufficient evidence that low concentrations of selected chemotherapeutic agents, rather than conventional high doses, should be evaluated in combination with immunotherapy. Copyright © 2012 UICC.

N-4-Phenyl-substituted 2-acetylpyridine thiosemicarbazones: Cytotoxicity against human tumor cells, structure-activity relationship studies and investigation on the mechanism of action

N-4-Phenyl 2-acetylpyridine thiosemicarbazone (H2Ac4Ph; N-(phenyl)-2-(1-(pyridin-2-yl)ethylidene) hydrazinecarbothioamide) and its N-4-ortho-, -meta- and -para-fluorophenyl (H2Ac4oFPh, H2Ac4mFPh, H2Ac4pFPh), N-4-ortho-, -meta- and -para-chlorophenyl (H2Ac4oClPh, H2Ac4mClPh, H2Ac4pClPh), N-4-ortho-, -meta- and -para-iodophenyl (H2Ac4oIPh, H2Ac4mIPh, H2Ac4pIPh) and N-4-ortho-, -meta- and -para-nitrophenyl (H2Ac4oNO(2)Ph, H2Ac4mNO(2)Ph, H2Ac4pNO(2)Ph) derivatives were assayed for their cytotoxicity against human malignant breast (MCF-7) and glioma (T98G and U87) cells. The compounds were highly cytotoxic against the three cell lineages (IC50: MCF-7, 52-0.16 nM; T98G, 140-1.0 nM; U87, 160-1.4 nM). All tested thiosemicarbazones were more cytotoxic than etoposide and did not present any haemolytic activity at up to 10(-5) M. The compounds were able to induce programmed cell death. H2Ac4pClPh partially inhibited tubulin assembly at high concentrations and induced cellular microtubule disorganization. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Schwerionenbestrahlung zwei- und dreidimensionaler Zellsysteme

Aufgaben der vorliegenden Untersuchungen waren die Etablierung von planaren Multilayern aus mensch­lichen Tumorzellen (WiDr und SiHa) und die Testung dieses Zellsystems als Bestrahlungsmodell solider Tumoren. Neben der konventionellen Röntgenbestrahlung (250 kV) wurde auch das Überle­ben nach Schwerionenbestrahlung (12C6+) und nach Behandlung mit dem Chemotherapeutikum Etoposid unter­sucht. Multilayer aus beiden Zelllinien zeigten ein geringeres Überleben nach Röntgen- und Schwerionenbestrah­lung als die entsprechenden Monolayer. Die hier beschriebene multizelluläre Sensitivierung steht aller­dings im Ge­gensatz zu der in der Literatur beschriebenen multizellulären Resistenz der Sphäroide, dem sog. Kontakteffekt. Nach durchflußzytometrischen Mes­sungen arretierten die bestrahlten SiHa-Zellen in der G2/M-Phase. Im Gegen­satz zum transienten Block der Monolayer verweilten die Multilayer in einem per­manenten Arrest. Im Vergleich zur Röntgenbe­strahlung verlän­gerte sich die Arrestzeit der Mono­layer nach Schwerionenbestrahlung im Bragg-Peak um 12-24 h. Auch waren mehr Zellen betroffen. Im Gegensatz dazu war kein Unterschied zwischen beiden Bestrahlungsmo­dalitäten bei den Multi­layern bis zum Ende des Beobachtungszeit­raumes zu verzeichnen. Nach Etoposid-Behandlung verhielten sich die Multilayer deutlich resistenter als die Monolayer. Somit zeigten Multilayer interessan­terweise nach Bestrahlung eine Sensitivierung und nach Etoposid-Behandlung eine Resistenz. Die Unterschiede im Überleben der beiden Kultivierungs­formen beruhen zum Großteil auf den Differenzen in der Zellzyk­lusverteilung. Besonders deutlich wurde dieser Zusam­men­hang zwischen Überleben und Zell­zyklusvertei­lung durch Wie­deraussaat- und Synchronisations-Experi­mente.

Untersuchungen zur Rolle des BH3-only-Proteins Bid bei der Stress-induzierten Apoptose in Karzinomzelllinien

Als BH3-only Protein gehört Bid zu den proapoptotischen Mitgliedern der Bcl-2 Familie, die während der Apoptose die Freisetzung Caspase-aktivierender Proteine aus den Mitochondrien kontrollieren. Bid zählt zu den potentesten BH3-only Proteinen und wird von vielen transformierten und nichttransformierten Zellen konstitutiv exprimiert. Ziel dieser Arbeit war es, Bid durch RNA-Interferenz stabil zu depletieren, um Bid-abhängige Apoptosewege in HeLa Zervixkarzinomzellen zu identifizieren, die von intrinsischen Stressstimuli sowie von konventionellen und neuartigen Chemotherapeutika induziert werden. Da Bid im Todesrezeptor-vermittelten Signalweg der Apoptose durch Caspase-8 gespalten und aktiviert wird, waren die Bid-depletierten Zellen signifikant vor der Fas/CD95-, TRAIL- oder TNF-α-induzierten Apoptose geschützt und zeigten nach Exposition mit allen drei Todesrezeptorliganden eine drastisch reduzierte Effektorcaspase-Aktivität und eine höhere Proliferationsrate als die Kontrollzellen. Eine ektopische Bidexpression in Bid knock down (kd) Zellen hob die Protektion vor der Fas- und TRAIL-induzierten Apoptose auf. Der Proteasominhibitor Epoxomicin, der Proteinkinase-Inhibitor Staurosporin oder die ER Stress-induzierenden Agenzien Tunicamycin, Thapsigargin und Brefeldin A lösten hingegen einen Bid-unabhängigen Zelltod aus. Allerdings konnten subletale Tunicamycin- oder Thapsigarginkonzentrationen HeLa Zellen für die TRAIL-induzierte Apoptose sensitivieren. Da der Synergieeffekt auf einer ER Stress-vermittelten Amplifizierung des Todesrezeptorwegs beruhte, zu der eine Tunicamycin-induzierte Steigerung der Expression des Todesrezeptors DR5 signifikant beitrug, erfolgte diese Sensitivierung nur in Bid-profizienten Zellen. Bid war in HeLa Zellen außerdem an der apoptotischen Signalkaskade beteiligt, die von den DNA-schädigenden Agenzien Etoposid, Doxorubicin und Oxaliplatin (Oxa) ausgelöst wird. Nach Behandlung mit Oxa zeigten die Bid kd Zellen eine verzögerte Caspase-2, -3, -8 und -9 Aktivierung, einen geringeren Verlust des mitochondrialen Membranpotentials sowie eine reduzierte Apoptose- und eine höhere Proliferationsrate als Bid-profiziente Zellen. Neben Bid war ein weiteres BH3-only Protein, Puma, an der Oxa-induzierten Effektorcaspase-Aktivierung beteiligt, da eine Puma-spezifische siRNA unabhängig vom Bidstatus der Zellen antiapoptotisch wirkte. Im letzten Teil der Arbeit wurde untersucht, welche Proteasen für die durch gentoxische Agenzien induzierte Spaltung und Aktivierung von Bid verantwortlich sind. Obwohl Caspasen für die Exekutionphase der Oxa-induzierten Apoptose notwendig waren, trugen sie weder zur initialen Bidaktivierung noch zur mitochondrialen Depolarisierung bei, da sie erst postmitochondrial aktiviert wurden. Konventionelle Calpaine hingegen wurden nach DNA-Schädigung bereits stromaufwärts der Mitochondrien aktiviert und der Calpaininhibitor Calpeptin reduzierte nicht nur die Bid- und Caspasespaltung, sondern auch die mitochondriale Depolarisierung signifikant. Diese Protektion durch Calpeptin fiel in Bid-depletierten Zellen signifikant geringer als in Bid-profizienten Kontrollzellen aus. Auch war in Oxa-behandelten Bid kd Zellen, die eine durch Caspase-2, -3 und -8 nicht spaltbare Bidmutante exprimierten, trunkiertes Bid nachweisbar, dessen Generierung durch Calpain-, aber nicht durch Caspaseinhibierung verhindert werden konnte. Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse auf eine Calpain-abhängige Bidaktivierung stromaufwärts der Mitochondrien hin und zeigen, dass die BH3-only Proteine Bid und Puma wichtige Vermittler der Oxa-induzierten Apoptose in HeLa Zellen darstellen.

Etablierung eines high content imaging-basierten in vitro Testsystems zur Evaluierung genotoxischer Substanzen

Zur Registrierung von Pharmazeutika ist eine umfassende Analyse ihres genotoxischen Potentials von Nöten. Aufgrund der Vielzahl genotoxischer Mechanismen und deren resultierenden Schäden wird ein gestaffeltes Testdesign durch die ICH-Richtlinie S2(R1) „Guidance on genotoxicity testing and data interpretation for pharmaceuticals intended for human use S2(R1)“ definiert, um alle genotoxischen Substanzen zu identifizieren. Die Standardtestbatterie ist in der frühen Phase der Arzneimittelentwicklung aufgrund des geringen Durchsatzes und des Mangels an verfügbarer Substanzmenge vermindert anwendbar. Darüber hinaus verfügen in vitro Genotoxizitätstests in Säugerzellen über eine relativ geringe Spezifität. Für eine vollständige Sicherheitsbeurteilung wird eine in vivo Testung auf Kanzerogenität benötigt. Allerdings sind diese Testsysteme kosten- und zeitintensiv. Aufgrund dessen zielen neue Forschungsansätze auf die Verbesserung der Prädiktivität und die Erfassung des genotoxischen Potentials bereits in der frühen Phase der Arzneimittelentwicklung ab. Die high content imaging (HCI)-Technologie offeriert einen Ansatz zur Verbesserung des Durchsatzes verglichen mit der Standardtestbatterie. Zusätzlich hat ein Zell-basiertes Modell den Vorteil Daten relativ schnell bei gleichzeitig geringem Bedarf an Substanzmenge zu generieren. Demzufolge ermöglichen HCI-basierte Testsysteme eine Prüfung in der frühen Phase der pharmazeutischen Arzneimittelentwicklung. Das Ziel dieser Studie ist die Entwicklung eines neuen, spezifischen und sensitiven HCI-basierten Testsytems für Genotoxine und Progenotoxine in vitro unter Verwendung von HepG2-Zellen gewesen. Aufgrund ihrer begrenzten metabolischen Kapazität wurde ein kombiniertes System bestehend aus HepG2-Zellen und einem metabolischen Aktivierungssystem zur Testung progenotoxischer Substanzen etabliert. Basierend auf einer vorherigen Genomexpressionsprofilierung (Boehme et al., 2011) und einer Literaturrecherche wurden die folgenden neun unterschiedlichen Proteine der DNA-Schadensantwort als putative Marker der Substanz-induzierten Genotoxizität ausgewählt: p-p53 (Ser15), p21, p-H2AX (Ser139), p-Chk1 (Ser345) p-ATM (Ser1981), p-ATR (Ser428), p-CDC2 (Thr14/Tyr15), GADD45A und p-Chk2 (Thr68). Die Expression bzw. Aktivierung dieser Proteine wurde 48 h nach Behandlung mit den (pro-) genotoxischen Substanzen (Cyclophosphamid, 7,12-Dimethylbenz[a]anthracen, Aflatoxin B1, 2-Acetylaminofluoren, Methylmethansulfonat, Actinomycin D, Etoposid) und den nicht-genotoxischen Substanzen (D-Mannitol, Phenforminhydrochlorid, Progesteron) unter Verwendung der HCI-Technologie ermittelt. Die beste Klassifizierung wurde bei Verwendung der folgenden fünf der ursprünglichen neun putativen Markerproteine erreicht: p-p53 (Ser15), p21, p-H2AX (Ser139), p-Chk1 (Ser345) und p-ATM (Ser1981). In einem zweiten Teil dieser Arbeit wurden die fünf ausgewählten Proteine mit Substanzen, welche von dem European Centre for the Validation of Alternative Methods (ECVAM) zur Beurteilung der Leistung neuer oder modifizierter in vitro Genotoxizitätstests empfohlen sind, getestet. Dieses neue Testsystem erzielte eine Sensitivität von 80 % und eine Spezifität von 86 %, was in einer Prädiktivität von 84 % resultierte. Der synergetische Effekt dieser fünf Proteine ermöglicht die Identifizierung von genotoxischen Substanzen, welche DNA-Schädigungen durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Mechanismen induzieren, mit einem hohen Erfolg. Zusammenfassend konnte ein hochprädiktives Prüfungssystem mit metabolischer Aktivierung für ein breites Spektrum potenziell genotoxischer Substanzen generiert werden, welches sich aufgrund des hohen Durchsatzes, des geringen Zeitaufwandes und der geringen Menge benötigter Substanz zur Substanzpriorisierung und -selektion in der Phase der Leitstrukturoptimierung eignet und darüber hinaus mechanistische Hinweise auf die genotoxische Wirkung der Testsubstanz liefert.

Autologous peripheral blood stem cell transplantation for acute myeloid leukemia

We report the results of a prospective, randomized phase 3 trial evaluating autologous peripheral blood stem cell transplantation (ASCT) versus intensive consolidation chemotherapy in newly diagnosed AML patients in complete remission (CR1). Patients with AML (16-60 years) in CR1 after 2 cycles of intensive chemotherapy and not eligible for allogeneic SCT were randomized between intensive chemotherapy with etoposide and mitoxantrone or ASCT ater high-dose cyclophosphamide and busulfan. Of patients randomized (chemotherapy, n = 259; ASCT, n = 258), more than 90% received their assigned treatment. The 2 groups were comparable with regard to prognostic factors. The ASCT group showed a markedly reduced relapse rate (58% vs 70%, P = .02) and better relapse-free survival at 5 years (38% vs 29%, P = .065, hazard ratio = 0.82; 95% confidence interval, 0.66-1.1) with nonrelapse mortality of 4% versus 1% in the chemotherapy arm (P = .02). Overall survival was similar (44% vs 41% at 5 years, P = .86) because of more opportunities for salvage with second-line chemotherapy and stem cell transplantation in patients relapsing on the chemotherapy arm. This large study shows a relapse advantage for ASCT as postremission therapy but similar survival because more relapsing patients on the chemotherapy arm were salvaged with a late transplantation for relapse. This trial is registered at www.trialregister.nl as #NTR230 and #NTR291.