A novel targeted anti-cancer therapy with immunotoxin, Cyclosporin and other inhibitiors
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 2010059
- Ansvarlig person
- Karianne Risberg
- Institusjon
- Oslo universitetssykehus HF
- Prosjektkategori
- Kun søknad om utenlandsstipend
- Helsekategori
- Cancer
- Forskningsaktivitet
- 1. Underpinning
Rapporter
We studied the effects of a Pseudomonas exotoxin A (PE)-based immunotoxin, the 9.2.27PE, and the BH-3 mimetic compound ABT-737 in a panel of melanoma cell lines. The drug combination resulted in synergistic cytotoxicity, and the cell death observed was associated with apoptosis, as activation of caspase-3, inactivation of Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) and increased DNA fragmentation could be prevented by pre-treatment with caspase and cathepsin inhibitors. We further show that ABT-737 caused endoplasmic reticulum (ER) stress with increased GRP78 and phosphorylated eIF2a protein levels. Moreover, treatment with ABT-737 increased the intracellular calcium levels, an effect which was enhanced by 9.2.27PE, which as a single entity drug had minimal effect on calcium release from the ER. In addition, silencing of Mcl-1 by short hairpin RNA (shRNA) enhanced the intracellular calcium levels and cytotoxicity caused by ABT-737. Notably, the combination of 9.2.27PE and ABT-737 caused growth delay in a human melanoma xenograft mice model.
The MAPK (RAS/RAF/MEK/ERK) survival pathway is constitutively activated in ~ 90% of melanomas, and with the discovery that mutations of B-RAF is found in ~ 60% of all melanomas, B-RAF inhibitors have been developed. Even though clinical trials with the novel B-RAFV600E inhibitor vemurafenib/PLX4032 caused complete or partial tumor regression in ~80% of patients, relapses are common and long term complete responses infrequent due to development of resistance to the drug. Thus, minimal residual disease is present in melanoma patients after vemurafenib treatment. The results underscore the importance of developing new drugs with yet different working mechanisms.
The 9.2.27PE ± ABT-737 combination caused strong synergistic cell death effect in a panel of melanoma cells independent of B-RAF mutation status, and the combination treatment caused growth delay in a human melanoma xenograft mice model. Taking advantage of the clinical setting where minimal residual disease is present after vemurafenib treatment of B-RAFV600E positive patients, treating theses patients with 9.2.27PE ± ABT-737 should be further investigated in a clinical setting. Targeting the remaining melanoma cells with the 9.2.27PE ± ABT-737 combination could result in an even longer partial or complete response.
Behandling av melanomceller med immuntoksin i kombinbasjon med forskjellige inhibitorer resulterer i synergistisk cytotoksisk effekt in vitro.Føflekkreft (melanom) er en svært aggressiv type kreft, hvor pasienters levetid etter spredning er svært kort. Pasienter responderer dårlig til og utvikler ofte resistens mot eksisterende terapi. Utvikling av nye typer medikamenter som virker annerledes enn de som brukes til behandling av pasienter i dag må utvikles.
Vi har tidligere vist at immuntoksin, et toksin koblet til et antistoff, effektivt kan drepe kreftceller både i cellekultur (in vitro) og i forsøksdyr (in vivo).(1,2) Antistoff-delen av immuntoksinet binder til molekyler overuttrykt på kreftceller, immunotoksinet blir så tatt opp av kreftcellen og prosessert i organeller i kreftcellen. Toksinet blir transportert til cytoplasma i kreftcellen hvor det induserer celledød ved at proteinsyntesen blir inhibert og apoptose blir indusert. Apoptose er en celledødsmekanisme som involverer både pro- og anti-apoptotiske proteiner i Bcl-2 familien.
En ulempe ved bruk av immuntoksin i immunkompetente dyr og mennesker er dannelse av antistoffer mot immuntoksinet (som ofte består av ett ikke-humant antistoff og ett plante-toksin). Antistoffene som blir dannet vil effektivt eliminere immuntoksinet ved repetert behandling, slik at dette ikke er virksomt. En slik reaksjon kan begrenses ved å bruke immunsuppressive midler, og repetert behandling med immuntoksin er mulig. Vi har vist at ved å kombinere immuntoksin med Ciklosporin (et immunsuppresivt medikament), behandling med immuntoksin kan repeteres i dyr.(2) I tillegg har det vist seg at synergistisk effekt på celledød (bryst og ovarie kreftceller) oppnås in vitro ved en slik kombinasjon.
Vi har tidligere vist at immuntoksinet 9.2.27PE effektivt induserer celledød i melanomceller.(3) Celledød var primært indusert ved inhibering av proteinsyntese. Apoptose var i liten grad involvert. Preliminære in vitro resultater viser at en kombinasjon av 9.2.27PE og ciklosporin gir synergistisk celledødseffekt i flere melanom cellelinjer, og videre studier vil vise om dette er et resultat av økt apoptose.
Siden melanomceller er spesielt resistent mot apoptose (som involverer Bcl-2 proteiner), økt celledød kan muligens oppnås ved å kombinere 9.2.27PE immunotoksin med substanser som har effekt på de anti-apoptotiske Bcl-2 proteinene. Preliminære resultater viser også her synergistisk celledødseffekt (økt apoptose) ved å kombinere 9.2.27PE med en inhibitor av Bcl-2 proteiner. I samarbeid med Prof. P. Herseys melanom-forskningsgruppe (Newcastle, Australia) vil mekanismer som ligger til grunn for den økte celledøden studeres i flere melanom cellelinjer.
1. Andersson Y et al., Downregulation of the antiapoptotic MCL-1 protein and apoptosis in MA-11 breast cancer cells induced by an anti-epidermal growth factor receptor-Pseudomonas exotoxin a immunotoxin. Int J Cancer 2004 Nov 10;112(3):475-83.
2. Andersson Y et al., Synergistic anti-cancer effects of immunotoxin and cyclosporin in vitro and in vivo. Br J Cancer 2009 Oct 20;101(8):1307-15.
3. Risberg K et al., The melanoma specific 9.2.27PE immunotoxin efficiently kills melanoma cells in vitro. Int J Cancer 2009 Jul 1;125(1):23-33.
Vitenskapelige artikler
Risberg Karianne, Fodstad Øystein, Andersson Yvonne
Synergistic anticancer effects of the 9.2.27PE immunotoxin and ABT-737 in melanoma.
PLoS One 2011;6(9):e24012. Epub 2011 sep 7
PMID: 21915275
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til eRapport