Reduktion der adhäsions- und stress-bedingten Anpassung im Glioblastom durch beta1 integrin/JNK Doppelhemmung reduziert Radiochemoresistenz und Invasion

Fragestellung: Die schlechte Prognose von Glioblastoma multiforme (GBM) Patienten beruht maßgeblich auf Therapieresistenzen von GBM Stamm- und Tumorzellen und deren invasiven Ausbreitung im Gehirn. Hierbei spielen auch durch die Therapie induzierte Anpassungsmechanismen eine besondere Rolle. Um simultan zur Radiochemotherapie diese Anpassungsmechanismen zu hemmen, haben wir Überlebenssignalkaskaden über beta1 Integrine und die Stress-assoziierten c-Jun N-terminalen Kinasen (JNK) in GBM Zellen gehemmt und die Effektivität dieser Kombinationstherapie auf Radiochemosensibilisierung und Zellinvasion in-vitro und in-vivo analysiert.
Methodik: Zum Vergleich der Expression von JNK, beta1 Integrin und Kollagen Typ-I in GBM und Normalgewebe wurde eine Oncomine Datenbank Analyse durchgeführt. Das klonogene Überleben und die Invasion humaner GBM Zelllinien (U343-MG, T4), Stamm-ähnlicher (GS-8) und aus Patienten stammender GBM Zellen (DK32, DK42) wurden nach Bestrahlung (0-6 Gy Röntgen) in 2- und 3-dimensionaler Kollagen Typ-1 Matrix analysiert. Ergänzend dazu wurde eine Einzel- oder Doppelhemmung von beta1 Integrinen (AIIB2) und JNK (SP600125, siRNA) durchgeführt. Weiterhin wurden die Effekte einer Doppelhemmung in Kombination mit Radiochemotherapie auf Tumorwachstum und Überleben im orthotopen GBM Modell getestet. Veränderungen in der zugrundeliegenden zellulären Signaltransduktion (Phosphoproteomanalyse), Zellzyklus (FACS), DNA Schäden (53BP1 Foci) und Chromatinorganisation (Western Blot) wurden unter den genannten Behandlungsbedingungen evaluiert.
Ergebnisse: Oncomine Daten zeigen eine erhöhte Expression von beta1 Integrin und Kollagen Typ-I im GBM. Obwohl eine Einzelhemmung von beta1 Integrinen und JNK das Zellüberleben verringerte, führte nur eine Doppelhemmung beider Moleküle zur Strahlensensibilisierung und Invasionshemmung in allen getesteten GBM Zellpopulationen. Dieser Effekt basierte auf einer Adaptions-bedingten Erhöhung der beta1 Integrin Expression nach JNK Hemmung. Auch im orthotopen GBM Mausmodell führte ein beta1 Integrin/JNK Co-Targeting in Kombination mit Radiochemotherapie zu einer signifikanten Verzögerung des Tumorwachstums und einem längeren mittleren Überleben. Mechanistisch war dabei die Strahlensensibilisierung nach beta1 Integrin/JNK Hemmung auf eine erhöhte ATM Phosphorylierung und dem damit verbundenen G2/M Zellzyklusarrest zurückzuführen, der von einer erhöhten Anzahl an 53BP1 Foci und gesteigertem Euchromatingehalt begleitet wurde.
Schlussfolgerung: Unsere Daten zeigen, dass eine kombinierte beta1 Integrin/JNK Hemmung effizient die Radiochemoresistenz und Invasion von GBM Zellen verringert. Für eine Therapieoptimierung beim Glioblastom als auch bei anderen Malignomen birgt das Verständnis von Therapie-induzierten Adaptionsmechanismen ein großes Potenzial.