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Anti-melanoma activity of IFN-α and Imiquimod: The role of TRAIL-induced apoptosis
Astrid Glaser
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Pavel Kovarik
DOI
10.25365/thesis.24429
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29380.30019.438354-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Adjuvantes Interferon-α (IFN-α) kann in Hochrisiko-Melanompatienten das rezidivfreie Überleben und das Gesamtüberleben in geringem Maße verlängern. Weiters gibt es Hinweise darauf, dass topische Applikation des TLR7/8 Agonisten Imiquimod (IMQ) - einem Aktivator von IFN-α-Expression in plasmazytoiden dendritischen Zellen (pDZ) - zur Regression von kutanen Melanommetastasen führen kann.
Sowohl direkte Effekte gegen Tumorzellen, als auch eine Aktivierung des Immunsystems dürften zur Wirkung beider Substanzen beitragen. Die Induktion des zytotoxischen Moleküls Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL), insbesondere auf pDZ, könnte hierbei eine wichtige Rolle spielen. Sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen war die Regression von Hauttumoren nach topischer IMQ-Behandlung mit einem Infiltrat TRAIL-exprimierender pDZ assoziiert. Da nachgewiesen wurde, dass die Induktion der TRAIL-Expression durch IMQ in vitro von IFN-α abhängig ist, könnten TRAIL+ pDZ auch in der Therapie von Melanompatienten mit IFN-α eine Rolle spielen.
Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Bedeutung von TRAIL in der Behandlung von Melanomen mit IFN-α oder IMQ. Besonderes Interesse gilt dabei i) direkten apoptotischen und antiproliferativen Effekten von IFN-α auf Melanomzellen, ii) der Empfindlichkeit verschiedener Melanomzelllinien gegen TRAIL, iii) der Korrelation der TRAIL-Sensitivität mit der TRAIL-Rezeptorexpression und iv) der Frage, ob in vitro mit IMQ und IFN-α aktivierte pDZ TRAIL-abhängige zytotoxische Effektorfunktionen erwerben.
Hierfür wurden zunächst etablierte und aus Metastasen von Melanompatienten im vierten Tumorstadium generierte Melanomzelllinien bezüglich TRAIL- und TRAIL-Rezeptorexpression mittels Durchflusszytometrie und real-time PCR charakterisiert. Es zeigte sich, dass der Death Receptor TRAIL R2 auf allen Melanomzelllinien exprimiert ist, was diese Zellen als potentielle Ziele für TRAIL-vermittelte zytotoxische Effekte ausweist. Anschließend wurde die Empfindlichkeit der Melanomzelllinien gegenüber TRAIL mit Hilfe von durchflusszytometrischer Annexin V/PI Färbung untersucht. Die erworbenen Ergebnisse zeigen, dass die Behandlung von Melanomzellen mit löslichem TRAIL über Nacht Apoptose in unterschiedlichem Ausmaß induziert, welches insbesondere durch Vorbehandlung der Zellen mit IFN-α erhöht wird. Letztendlich wurde das zytotoxische Potential von mit IFN-α oder IMQ stimulierten pDZ gegen Melanomzellen evaluiert. Mit Europium-TDA release cytotoxicity assays wurde gezeigt, dass sowohl IMQ-, als auch IFN-α-aktivierte pDZ Melanomzellen effektiv und TRAIL-abhängig lysieren können.
Die Daten dieser Arbeit zeigen, dass die Induktion von TRAIL auf Immunzellen eine wesentliche Bedeutung bei der Kontrolle von Melanomen durch IFN-α und IMQ haben könnte. Insbesondere pDZ könnten hierbei wichtige TRAIL-abhängige zytotoxische Effektorfunktionen erwerben.
Abstract
(Englisch)
Patients with high-risk primary melanoma may benefit from treatment with Interferon- α (IFN-α) in an adjuvant setting. At the same time, there exist data that the topical treatment of cutaneous melanoma metastases with the TLR7/8 agonist Imiquimod (IMQ), an IFN-α-inducer on plasmacytoid dendritic cells (pDCs), may lead to the disappearance of the tumor. Direct anti-tumor activity as well as stimulation of the immune system are thought to contribute to the efficacy of both agents. The induction of the cytotoxic molecule tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL), particularly on pDCs, might play an important role in IFN-α- and IMQ-mediated melanoma containment. Both in man and mice, the regression of cutaneous tumors upon topical IMQ-treatment was associated with an infiltrate of pDCs expressing TRAIL. Since IMQ-induced TRAIL expression was shown to be dependent on IFN-α in vitro, TRAIL+ pDCs could also play a role in melanoma patients treated with IFN-α.
In this diploma thesis, we focus on the role of TRAIL in the treatment of melanoma with IFN-α or IMQ. We were particularly interested in: i) direct apoptotic and antiproliferative effects of IFN-α on melanoma cells ii) susceptibility of different melanoma cell lines to TRAIL, iii) the correlation of TRAIL-sensitivity with TRAIL receptor (TRAIL R) expression and iv) whether IMQ- and IFN-α-activated pDCs acquire TRAIL-dependent cytotoxic effector functions against melanoma cells in vitro.
To this end, we first characterized established melanoma cell lines and such generated from stage IV melanoma patient metastases with respect to their TRAIL and TRAIL receptor expression using flow cytometry and real-time PCR. We found that the death receptor TRAIL R2 was expressed abundantly on all melanoma cell lines, making them potential targets for TRAIL-mediated cytotoxic effects. We next assessed the susceptibility of melanoma cell lines to TRAIL by flow cytometric Annexin V/PI staining. Our results show that overnight treatment with soluble TRAIL induced different levels of apoptosis in the melanoma cell lines. Apoptosis was further increased by pretreatment of the melanoma cells with IFN-α. Finally, we assessed the cytotoxic potential of IFN-α or IMQ-activated pDCs against melanoma targets. Using Europium-TDA release cytotoxicity assays, we show that both, IMQ- and IFN-α-activated pDCs effectively lyse melanoma cells in a TRAIL-dependent fashion.
Our data indicate that the induction of TRAIL on immune cells could play a role in IFN-α- and IMQ-mediated melanoma containment. Particularly pDCs might acquire important TRAIL-dependent cytotoxic effector functions in both therapeutic settings.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Melanoma TRAIL Interferon alpha Imiquimod plasmacytoid dendritic cells
Schlagwörter
(Deutsch)
Melanom TRAIL Interferon alpha Imiquimod plasmazytoide dendritische Zellen
Autor*innen
Astrid Glaser
Haupttitel (Englisch)
Anti-melanoma activity of IFN-α and Imiquimod: The role of TRAIL-induced apoptosis
Paralleltitel (Deutsch)
Wirkung von IFN-α und Imiquimod beim malignen Melanom: Die Rolle von TRAIL-induzierter Apoptose
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
101 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Pavel Kovarik
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges
AC Nummer
AC11071563
Utheses ID
21838
Studienkennzahl
UA | 441 | | |