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Effects of small molecules on human leukemia cells
combination therapy with arabinofuranosylcytosine (AraC)
Agnes Sophie Schönhuber
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Diplomstudium Pharmazie
Betreuer*in
Walter Jäger
DOI
10.25365/thesis.40069
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29737.14407.871660-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Krebs ist ein Sammelbegriff für verschiedene Krankheiten, deren gemeinsames Merkmal die unkontrollierte Expression und Proliferation von Zellen ist. Aufgrund des damit einhergehenden erhöhten Bedarfs an DNA ist das Enzym Ribonukleotidreduktase (RR), das für die Bereitstellung der Bausteine der DNA Synthese und Reparatur verantwortlich ist, in Tumorzellen stark überexprimiert. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Ribonukleosiddiphosphat in Desoxyribonukleosiddiphosphat umzuwandeln, fungiert die RR als limitierendes Enzym in der de novo DNA Synthese. Daher stellt die RR ein geeignetes Angriffsziel für Zytostatika dar und ist aufgrund des steigenden Bedarfs an neuen Krebstherapien von großer Bedeutung für weitere Entwicklungen.
Im Zuge dieser Diplomarbeit wurden substituierte Thiosemicarbazone untersucht, von denen man sich aufgrund ihrer Fähigkeit, die RR Aktivität in unterschiedlicher Weise zu inhibieren, eine antikanzerogene Wirkung erhoffte. Ihre biochemischen Wirkungen wurden in humanen HL-60 Promyelozytenleukämiezellen erforscht. Als Leitsubstanz wurde VG-12 ausgewählt, das Molekül mit dem niedrigsten IC50-Wert.
Der inhibierende Effekt von VG-12 auf die RR konnte durch die signifikante Abnahme des Einbaus von 14C-markiertem Cytidin in die DNA von Tumorzellen gezeigt werden. Weiters konnte eine deutliche Veränderung der ansonsten ausgewogenen Verteilung der dNTP Konzentrationen nachgewiesen werden.
Weitere Untersuchungen zeigten, dass VG-12 in die Regulation des Zellzyklus eingreift und so eine Anhäufung der Zellen in der S-Phase bewirkt.
Dies korreliert mit der deutlichen Abnahme des Expressionslevels der RR-Untereinheit R2, was durch Western Blotting demonstriert werden konnte. Als Folge der RR Hemmung konnte eine verstärkte Expression der RR-Untereinheiten R1 und P53R2 gezeigt werden. Dies wiederum führt zu einer Aktivierung der beiden spezifischen Checkpoint Effektorkinasen Chk1 und Chk2 bzw. der ATR-Kinase.
Schließlich wurde gezeigt, dass VG-12 in verschiedenen Konzentrationen kombiniert mit Arabinofuranosylcytosin (AraC), einem bereits etablierten zytostatischen Chemotherapeutikum, im Zuge eines sequentiellen Wachstumshemmungsassays, synergistische antineoplastische Effekte erzielt. Auch die Regulation des Zellzyklus wird durch diese Kombinationsbehandlungen beeinflusst und bewirkt eine entsprechend verstärkte Arretierung der Zellen in der S-Phase des Zellzyklus.
Aufgrund dieser vielversprechenden Ergebnisse sollten weitere präklinische Untersuchungen und in vivo Studien sowohl mit VG-12 alleine, als auch in Kombination mit AraC durchgeführt werden.
Abstract
(Englisch)
Cancer is a general term for related diseases, which are characterised by uncontrolled expression and proliferation of malignant tumor cells. Due to their increased need of DNA, the expression level of enzyme ribonucleotide reductase (RR), which is responsible for the building bricks of DNA synthesis and DNA repair, is up-regulated. Because RR is able to convert ribonucleoside diphosphate into desoxyribonucleoside diphosphate, it is the rate limiting enzyme for de novo dNTP synthesis. As a result, RR is considered to be a sensitive target for chemotherapeutic agents. Due to the latter fact and the urgent need for new cancer treatments, RR is essential for further discoveries and developments of novel compounds
In this diploma thesis, different thiosemicarbazone derivatives have been investigated. Regarding their ability to inhibit the activity of RR, they were supposed to possess anticancer activity. Biochemical effects were analysed in human HL-60 promyelocytic leukemia cells. Considering the results of different growth inhibition assays, the molecule with the lowest IC50, VG-12, was chosen to be analysed more detailed.
This novel agent proved to be an effective inhibitor of RR by significantly lowering the incorporation of 14C-labeled cytidine into DNA of tumor cells. Furthermore, treatment with VG-12 caused an alteration of dNTP pool balance. In addition, it was shown that VG-12 influences the regulation of cell cycle progression by arresting cells in S-phase, which leads to activation of check point kinases Chk1, Chk2, and ATR kinase.
This correlates with the decrease of the RR subunit called R2, which is responsible for the cell transit from S-phase to G2-M phase. This down-regulation was demonstrated by Western Blot analysis. On the other hand, as a result of the inhibition of RR, an increase of expression levels of R1 and P532 subunits could be shown. This caused an activation of the specific checkpoint kinases Chk1, Chk2, and ATR.
Finally, VG-12 was combined with arabinofuranosylcytosine (AraC), a well-established antitumor agent. Employing sequential growth inhibition assays, synergistic antineoplastic effects were determined. In addition, combination treatment influenced the cell cycle progression and caused an increased arrest of cells in the S-phase.
Due to these promising results, we recommend VG-12 both as single drug and as enhancer of other antileukemic agents such as AraC for further preclinical investigations and in vivo studies.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Leukämie Humane HL-60 Promyelozytenleukämiezellen Ribonukleotidreduktase Thiosemicarbazone Arabinofuranosylcytosin
Autor*innen
Agnes Sophie Schönhuber
Haupttitel (Englisch)
Effects of small molecules on human leukemia cells
Hauptuntertitel (Englisch)
combination therapy with arabinofuranosylcytosine (AraC)
Paralleltitel (Deutsch)
Wirkung neuer Substanzen auf humane Leukämiezellen: Kombinationstherapie mit Arabinofuranosylcytosin
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
vi, 43 Blätter : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Walter Jäger
Klassifikation
44 Medizin > 44.42 Pharmazeutische Chemie
AC Nummer
AC12736007
Utheses ID
35494
Studienkennzahl
UA | 449 | | |