Inhibition von c-MET mit INC280 hemmt das Tumorwachstum und verbessert die Wirksamkeit von Gemcitabin beim Pankreaskarzinom in einem experimentellen Modell
Einleitung und Zielsetzung
Das Pankreaskarzinom stellt aufgrund seines aggressiven Wachstumsverhaltens bis zum heutigen Tag die vierthäufigste malignombedingte Todesursache dar. Gemcitabin gilt weiterhin als systemischer Therapiestandard bei fortgeschrittenen Tumoren, dies jedoch mit sehr limitierter Prognose (medianes Überleben 5,6 Monate), sodass ein hoher Bedarf an neuen, tumorbiologisch ...
Abstract (German)
Einleitung und Zielsetzung Das Pankreaskarzinom stellt aufgrund seines aggressiven Wachstumsverhaltens bis zum heutigen Tag die vierthäufigste malignombedingte Todesursache dar. Gemcitabin gilt weiterhin als systemischer Therapiestandard bei fortgeschrittenen Tumoren, dies jedoch mit sehr limitierter Prognose (medianes Überleben 5,6 Monate), sodass ein hoher Bedarf an neuen, tumorbiologisch wirksameren Substanzen zur Therapieoptimierung besteht. Ziel unserer Arbeit war es, die Auswirkungen einer zielgerichteten medikamentösen c-MET-Blockade auf Pankreaskarzinomzellen in vitro und in vivo zu untersuchen. Methoden Für unsere Experimente verwendeten wir die humanen Pankreaskarzinomzelllinien BxPC-3, MiaPaCa2, HPAF-II, L3.6pl und die murine Zelllinie Panc02, humane Endothelzellen und glatte Gefäßmuskelzellen. Zudem setzten wir die Tumorzelllinie MiaPaCa2(G250) mit erworbener Gemcitabinresistenz ein. In vitro untersuchten wir die Auswirkungen einer c-MET-Blockade durch den Inhibitor INC280 mittels MTT, Migrationsanalysen, Western Blot und ELISA. In vivo führten wir xenogene und syngene subkutane sowie orthotope Modelle durch um den Einfluss der c-MET-Inhibition allein und in Kombination mit Gemcitabin auf Pankreaskarzinomzellen zu evaluieren. Ergebnisse In vitro führte eine Blockade des c-MET-Rezeptors zu einer signifikanten Inhibition von Tumorzellwachstum und -motilität sowie zu einer wirksamen Hemmung der onkogenen Signalübertragung in Tumorzellen nach Stimulation mit HGF. Diese Ergebnisse waren in Endothelzellen reproduzierbar. Auf VSMCs hingegen hatte INC280 nur einen vernachlässigbaren Effekt. MiaPaCa2(G250) wiesen interessanterweise eine gesteigerte c-MET-Expression gegenüber MiaPaCa2 auf. Durch c-MET-Inhibition konnten sowohl HGF-induzierte Effekte als auch die DFX-getriggerte Expression von HIF-1α und MDR1 in diesen Zellen wirksam aufgehoben werden. In vivo ließ sich durch Inhibition der RTK c-MET mittels INC280 eine signifikante Reduktion des Tumorgewichts und ein Trend zu reduzierter Metastasenbildung nachweisen. Ähnlich wie in vitro war die c-MET-Expression auch in vivo unter Therapie mit Gemcitabin hochreguliert. Durch eine Kombinationsbehandlung aus INC280 und Gemcitabin konnte die antineoplastische Wirksamkeit der Monotherapien signifikant gesteigert werden. Der Überlebensvorteil dieser Kombinationstherapie war selbst bei verzögertem Behandlungsbeginn mit INC280 nachweisbar. In der immunhistochemischen Aufarbeitung bestätigten sich unsere Ergebnisse. Mittels Ki-67- und CD31-Färbung konnten wir in allen Behandlungsgruppen eine signifikante Reduktion der Tumorzellproliferation und Vaskularisierung gegenüber der Kontrollgruppe nachweisen. Hinsichtlich der Tumorzellproliferation erwies sich die Kombinationstherapie erneut als signifikant überlegen gegenüber den Monotherapien. Lediglich die via TUNEL-Färbung ermittelte Apoptose blieb von der Therapie unbeeinflusst. Schlussfolgerung Durch eine Blockade der Zielstruktur c-MET kann eine wirksame Inhibition des Tumorwachstums erreicht und die in fortgeschrittenen Tumorstadien auftretende, erworbene Gemcitabinresistenz überwunden werden. Hierdurch ließen sich aktuelle antineoplastische Therapiestrategien möglicherweise deutlich verbessern.
Translation of the abstract (English)
Background
Expression and activation of the cMET receptor have been implicated in tumor progression and resistance to chemotherapy in human pancreatic cancer. In this regard we assessed the effects of targeting cMET in pancreatic cancer models in vitro and in vivo.
Methods
Human (L3.6pl, BxP3, HPAF-II, MiaPaCa2) and murine (Panc02) pancreatic cancer cell lines, endothelial cells (ECs) and ...
Translation of the abstract (English)
Background Expression and activation of the cMET receptor have been implicated in tumor progression and resistance to chemotherapy in human pancreatic cancer. In this regard we assessed the effects of targeting cMET in pancreatic cancer models in vitro and in vivo. Methods Human (L3.6pl, BxP3, HPAF-II, MiaPaCa2) and murine (Panc02) pancreatic cancer cell lines, endothelial cells (ECs) and vascular smooth muscle cells (VSMCs) were used for the experiments. Furthermore, the human pancreatic cancer cell line MiaPaCa2 with acquired resistance to gemcitabine was employed (MiaPaCa2(G250)). For targeting the cMET receptor, the oral available, ATP-competitive inhibitor INC280 was used. Effects of cMET inhibition on cancer and stromal cells were determined by growth assays, western blotting, motility assays and ELISA. Moreover, orthotopic xenogeneic and syngeneic mouse (BALB-C nu/nu; C57BL/6) models were used to assess in vivo efficacy of targeting cMET alone and in combination with gemcitabine. Results Treatment with INC280 impairs activation of signaling intermediates in pancreatic cancer cells and ECs, particularly when cells were stimulated with hepatocyte growth factor (HGF). Moreover, motility of cancer cells and ECs in response to HGF was reduced upon treatment with INC280. Only minor effects on VSMCs were detected. Interestingly, MiaPaCa2(G250) showed an increase in cMET expression and cMET inhibition abrogated HGF-induced effects on growth, motility and signaling as well as DFX-hypoxia HIF-1alpha and MDR-1 expression in vitro. In vivo, therapy with INC280 alone led to inhibition of orthotopic tumor growth in xenogeneic and syngeneic models. Similar to in vitro results, cMET expression was increased upon treatment with gemcitabine, and combination of the cMET inhibitor with gemcitabine improved anti-neoplastic capacity in an orthotopic syngeneic model. Immunohistochemical analysis revealed a significant inhibition of tumor cell proliferation (Ki67) and tumor vascularization (CD31). Finally, combination of gemcitabine with INC280 significantly prolonged survival in the orthotopic syngeneic tumor model even when treatment with the cMET inhibitor was initiated at an advanced stage of disease. Conclusions These data provide evidence that targeting cMET in combination with gemcitabine may be effective in human pancreatic cancer and warrants further clinical evaluation.
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