Untersuchungen zur zellulären Antwort von BT474- und SK-BR-3-Mammakarzinomzelllinien auf die Behandlung mit den therapeutischen Antikörpern Trastuzumab und Pertuzumab und die Rolle des PTEN-Proteins für das Ansprechen

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Schwab, Carsten (2010) Untersuchungen zur zellulären Antwort von BT474- und SK-BR-3-Mammakarzinomzelllinien auf die Behandlung mit den therapeutischen Antikörpern Trastuzumab und Pertuzumab und die Rolle des PTEN-Proteins für das Ansprechen. PhD, Universität Regensburg.

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Date of publication of this fulltext: 26 May 2010 12:19

Abstract (German)

Abstract (German)

Die vorliegenden Daten zeigen, dass die Phosphorylierung des ErbB2-Rezeptors an den Phosphorylierungsstellen Tyr877 und Tyr1248 eine wichtige Voraussetzung für die Wirkung der beiden therapeutischen Antikörper Trastuzumab und Pertuzumab darstellt. Beide Antikörper induzierten einen regelmäßigen Anstieg der Phosphorylierung der beiden Stellen des ErbB2-Rezeptors bei beiden untersuchten Zelllinien SK-BR-3 und BT474.
Die beiden therapeutischen Antikörper Trastuzumab und Pertuzumab haben jeweils unterschiedliche Bindungsstellen und Wirkungsmechanismen am ErbB2-Rezeptor. Während Trastuzumab eine Downregulation des ErbB2-Rezeptors bewirkt, unterbindet Pertuzumab dessen Hetero- und Homodimerisierung, die Voraussetzung zur Vermittlung eines mitogenen Reizes darstellen. In den S-Phase-Analysen konnte gezeigt werden, dass Trastuzumab dem Antikörper Pertuzumab in der Monotherapie in Bezug auf das Ansprechen der beiden Zelllinien BT474 und SK-BR-3 deutlich überlegen ist. Allerdings konnte an der Tumorzellline BT474 demonstriert werden, dass eine Kombination der beiden Antikörper mit ihren differenten Mechanismen zu einem Synergismus, und somit eine stärkere Proliferationshemmung bewirken.
Durch die Zellzyklusanalysen stellte sich heraus, dass Die Tumorzellline BT474 besser auf die Antikörpertherapie in vitro anspricht als SK-BR-3. Um der Frage nachzugehen, ob das PTEN-Protein dafür verantwortlich ist, wurde mittels Western-Blot und Immunhistochemie die PTEN-Menge der beiden Zelllinien bestimmt. Tatsächlich stellte sich heraus, dass BT474 ca. doppelt so viel PTEN-Protein besitzt als SK-BR-3.
Das PTEN-Protein besitzt an seinem C-terminalen Abschnitt drei Phosphorylierungsstellen (Ser380, Thr382 und Thr383). Nach einem Modell der Forschungsgruppe Vasquez et al. [34] soll die Phosphorylierung an diesen Stellen zur biologischen Inaktivierung des PTEN-Moleküls führen und dessen Stabilität im Zytoplasma erhöht werden. Umgekehrt führt eine Dephosphorylierung zu einer wirksamen Blockade des Phosphatidylinositol-3-Kinase-Weges. Durch entsprechende Western-Blot-Untersuchungen mit Versuchsansätzen unter Stimulation mit Wachstumsfaktoren und Behandlung mit den beiden therapeutischen Antikörpern konnte dieses Modell durch die vorliegenden Daten nicht bestätigt werden.

Translation of the abstract (English)

The present data shows that the phosphorylation of the erbB2-Receptor at the phosphory-lation sites Tyr877 and Tyr1248 is an important condition for the mechanism of action of the two therapeutic antibodies Trastuzumab and Pertuzumab. Both antibodies increase the rate of the phosphorylation of these two sites of the erbB2-Receptor in the same manner. These results were taken at the two breast cancer cell lines BT474 and SK-BR-3.
The two therapeutic antibodies Trastuzumab and Pertuzumab have got different sites for binding to the erbB2-Receptor and two different mechanisms of action. Trastuzumab does initiate the downregulation of the erbB2-Receptor, Pertuzumab inhibits its hetero-and homodimerization, which is an important condition of sending a mitogenic signal to the further inside of the cell. During analysis of the cell cycle it was shown, that the antibody Trastuzumab has a greater inhibitory effect on both cell lines than the antibody Pertuzumab. During the examinations with the cell line BT474 a synergistic effect of the use of both antibodies could be shown. Overall the sensitivity of the cell line BT474 to the growth inhibitory threatment of the two antibodies was much greater than the sensitivity of the cell line SK-BR-3. To answer the question whether the PTEN protein is responsible for the better growth inhibitory effect at the cell line BT474, the amount of the PTEN protein was detected in both breast cancer cell lines with Western-Blot and histochemistry. Indeed it could be shown that BT474 has near the double amount of PTEN than the cell line SK-BR-3.
The PTEN protein owns at its C-terminus three phosphorylation sites (Ser380, Thr382 and Thr383). A model from Vasquez et al. [34] for the regulation of the PTEN protein implicates that phosphorylation of these sites does inhibit the biological function of the PTEN protein. Contrary the missing phosphorylation of these three sites of the PTEN protein can block the PI3K-pathway successfully. To examine the existing model, Western-Blots under the stimulation with growth factors, such as EGF and Heregulin, were done. In addition experiments were done with the two therapeutic antibodies Tastuzumab and Pertuzumab to show the effect on the Regulation of the PTEN protein. The model could not be confirmed by the existing data.

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	26 May 2010
Referee:	PD Dr. Gero Brockhoff
Date of exam:	26 April 2010
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Pathologie
Keywords:	Mammakarzinom, Rezeptor-Tyrosin-Kinasen, ErbB-Rezeptoren, EGFR, Her2, erbB2-Rezeptor, erbB3-Rezeptor, erbB4-Rezeptor, PTEN, Trastuzumab, Herceptin, Pertuzumab, BT474, SK-BR-3, Phosphorylierung, Tyrosin877, Tyrosin1248, Tyr877, Tyr1248, Phosphatidylinositol-3-Kinase, PI3K, CSK Homologous Kinase, CHK, Mammakarzinomzelllinie, PTEN-Gen, Ser380, Thr382, Thr383, target-spezifische Therapien, Genentech, Roche, Carsten Schwab
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	14994

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