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Analysis of Topotecan induced senescence, apoptosis and vascularization in a neuroblastoma xenotransplant mouse model
Magdalena Schwarz
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Christian Seiser
DOI
10.25365/thesis.30602
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29936.24442.230061-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das Neuroblastom (NB) ist ein solider Tumor des vegetativen Nervensystems. Da die langfristige Überlebensrate von Hoch-Risiko-PatientInnen, welche oft eine Amplifizierung des MYCN Onkogens besitzen, noch sehr gering ist, ist die Etablierung von weiteren Therapiemöglichkeiten notwendig. In dieser Arbeit wird das Tumor-hemmende Potenzial von seneszenten NB Tumorzellen in vivo untersucht, welche durch Medikamente seneszenz-induziert wurden. Topotecan (TPT), ein Camptothecin (CPT)-Derivat, wird aufgrund seiner Wirkung als Topoisomerase I Inhibitor an KrebspatientInnen in cytotoxischer Hochdosistherapie verabreicht. Dieser Studie vorangegangene Daten zeigten in vitro, dass niedrig dosierte Behandlung mit CPT und TPT zu einer Reduktion der Kopienzahl, als auch des Proteins von MYCN führt und Tumorzellseneszenz in NB-Zelllinien induziert. Dies ging mit weniger aggressiven Expressions- und Sekretionsprofilen einher, weiters wurde das Tumorzellwachstum von co-kultivierten, nicht seneszenten NB-Zellen verringert. Somit wurden diese Niedrigdosiseffekte (≤0.1 mg/kg/d in vivo, verglichen mit Hochdosis 1 mg/kg/d) vonTPT in einem NB-Xenotransplant-Mousmodell evaluiert. Dazu wurden 40 Nacktmäusen jeweils 107 Zellen der MYCN-amplifizierte Zelllinie (STA-NB 10) subcutan injiziert. Nachdem die Tumore eine Größe von 0.53 (±0.2) cm3 erreicht hatten, wurde die intraperitoneale Behandlung in vier verschiedenen Dosisgruppen (1 mg/kg/d, 0.1 mg/kg/d, 0.03 mg/kg/d, 0.01 mg/kg/d ) TPT für zwei Wochen durchgeführt. Tumore bildeten sich bei 1 mg/kg/d TPT vollständig zurück, allgemein nahm das Tumorwachstum in einer Dosisabhängigkeit ab. Weiters wurde Senescence-associated β-galactosidase Aktivität analysiert, wobei unbehandelte Kontrolltumore (n=7) keine oder sehr geringe Aktivität aufwiesen, während 0.1 mg/kg/d TPT behandelte Tumore (n=10) mittlere bis hohe Aktivität zeigten. Die Induktion von Seneszenz konnte zudem auch in Expressionsexperimenten bestätigt werden, in welchen in vitro NB-Seneszenz-Marker wie p21, Fibronectin und CD44 hinauf reguliert wurden. TUNEL Färbungen zeigten einen höheren Prozentsatz an apoptotischen Zellen in TPT behandelten Tumoren, verglichen mit unbehandelten Proben. In TPT behandelten Tumoren wurden zudem weniger CD31 positive Blutgefäße detektiert. Dementsprechend korrelierte auch die Expression in 1 mg/kg/d TPT behandelten Tumoren, wo VEGFA das am stärksten runter-regulierte Transkript stellte. Diese Daten legen Nahe, dass – entgegen Studien über Tumor-verstärkende Wirkungen von seneszenten Normalzellen – kontinuierliche TPT Behandlung mit niedriger Dosis Tumorzellseneszenz im NB hervorrufen kann und dies sowohl in vitro als auch in vivo mit Tumor-inhibierenden Effekten einhergeht. Weiters wurde auch gezeigt, dass auch niedrig dosierte TPT Behandlung (0.1 mg/kg/d) Tumorwachstum hemmt und pro-apoptotische, als auch anti-angiogenetische Eigenschaften hervorruft.
Abstract
(Englisch)
Neuroblastoma (NB) is a solid tumor of the sympathetic nervous system. Since the overall survival rate of high-risk NB patients, frequently having an amplification of the MYCN oncogene, is still very poor there is a need for the establishment of additional therapeutic approaches. In this study, we approach this need by exploring the tumor-inhibitory potential of drug-induced senescent NB tumor cells in vivo. Topotecan (TPT), a camptothecin (CPT) derivative, is a topoisomerase I inhibitor and is given to cancer patients as high-dose cytotoxic therapy. Preliminary in vitro findings revealed that continuous low -dose treatment with CPT and TPT leads to a reduction in MYCN copy number, protein expression and induces tumor cell senescence in low passage NB cell lines. This is associated with a less aggressive expression and secretory pattern and reduced tumor cell growth of co-cultured non-senescent NB cells. Thus, we evaluated low dosis TPT effects (≤0.1 mg/kg/d in vivo) compared to high doses (1 mg/kg/d) in a NB-xenotransplantation mouse model. Therefore, MYCN-amplified STA-NB10 cells were subcutaneously injected into nude mice. After tumors had reached a size of 0.53 (±0.2) cm3, treatment was carried out i.p. with four different doses of TPT (1 mg/kg/d, 0.1 mg/kg/d, 0.03 mg/kg/d, 0.01 mg/kg/d) over a period of 2 weeks, respectively. Tumors regressed completely at 1 mg/kg/d TPT and tumor growth was declining in a dose-dependent manner. Further, we analysed senescence-associated β-galactosidase activity on CTRL and TPT treated tumors which showed no or very low positivity in untreated controls (n=7) and intermediate to high positivity in 0.1 mg/kg/d TPT treated samples (n=10). Moreover, the induction of senescence could be confirmed in expression arrays where markers associated with senescence of NB cell lines in vitro, such as p21, fibronectin and CD44, were up-regulated. TUNEL staining showed a higher percentage of apoptotic cells in TPT treated tumors compared to untreated ones. Lower levels of CD31 positive blood vessels were observed in TPT treated tumors. Concomitantly expression arrays showed a strong down regulation of VEGFA in 0.1 mg/kg/d TPT treated samples compared to CTRL tumors. These findings suggest that, in contrast to reports on tumor-promoting properties of senescent normal cells, continuous low-dose TPT treatment in NB induce tumor cell senescence and is associated with tumor-inhibitory effects in vitro and in vivo. Further we show that also low-dose (0.1 mg/kg/d) TPT treatment inhibits tumor growth and exerts pro-apoptotic and anti-angiogenic functions.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Senescence neuroblastoma mouse model apoptosis
Schlagwörter
(Deutsch)
Seneszenz Neuroblastom Mausmodell Apoptose
Autor*innen
Magdalena Schwarz
Haupttitel (Englisch)
Analysis of Topotecan induced senescence, apoptosis and vascularization in a neuroblastoma xenotransplant mouse model
Paralleltitel (Englisch)
Analysis of Topotecan induced senescence, apoptosis and vascularization in a neuroblastoma xenotransplant mouse model
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
103 S. : Ill.. graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christian Seiser
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC11818344
Utheses ID
27268
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |