Neue & selektivere pharmakologische CDK Inhibitoren

Die Inhibierung Zell-Zyklus-abhängiger Kinasen, als neuer Ansatz in der Therapie von menschlichen Tumoren, ist limitiert aufgrund der vielfältigen zellulären Wirkweisen pharmakologischer Inhibitoren der Cyklin abhängigen Kinasen (CDKIs). Es verfügen manche CDKIs neben den beabsichtigten therapeutischen Eigenschaften über zusätzliche Wirkungsweisen, indem sie die Stabilität und die Aktivität des Tumor-Suppressor-Proteins p53 beeinflussen und so einen zusätzlichen anti-proliferativen Effekt auf die Tumorzellen haben. In circa 50 % der humanen Tumorformen ist das p53 Protein mutiert oder inaktiviert, somit sollte die Effektivität, mit der die CDKIs auf solche Zellen wirken, vom p53-Status der betreffenden Zellen abhängen. Einige Krebszellen können unabhängig von der Inhibition von CDK2 wachsen, was die zentrale Rolle von CDK2 in der Zell-Zyklus-Kontrolle relativiert. In Anbetracht dieser Tatsache rückt die durch CDK Inhibitoren mediierte p53 Aktivierung in den Vordergrund für die Effektivität der CDKIs in der Therapie von CDK2-unabhängigen Tumorformen. Erst kürzlich konnte unsere Arbeitsgruppe zeigen, dass Roscovitin - ein sehr starker CDK Inhibitor - über den p53 Pathway der Apoptose wirksam ist. Es bewirkt in humanen Brustkrebszellen MCF-7 einen Arrest in der G2 Phase des Zellzyklus und induziert gleichzeitig Apoptose. MCF-7 Zellen verfügen über keine Caspase-3 und zeigen dadurch Resistenz gegenüber anderen Apoptose-Stimuli. Wir konnten den Mechanismus identifizieren, durch welchen Roscovitine Apoptose in MCF-7 initiiert und unterstützt. Roscovitine stabilisiert das wt p53 Protein durch eine spezifische Phosphorylierung an Serin 46. Phoshoryliertes P-Ser46 p53 Protein aktiviert transkriptionell das downstream gelegene p53AIP Protein, welches nach seiner de novo Synthese über die Freisetzung mitochondrialer Proteine (Apoptosom-Bildung) zur Induktion der apoptotischen Kaskade führt. Unsere neueste Resultate zeigen, dass Roscovitine eine spezifische Kinase aktiviert. In Summe ist es somit zweckmäßig zu untersuchen, ob chemische Analoga der CDK Inhibitoren die drei Wirkungsweisen 1. Zellzyklusarretierung (Inhibierung von CDK2), 2. die Hemmung der globalen Transkription (Inhibierung von CDK7 sowie CDK9) und 3. die Aktivierung von wt p53 verändern oder die drei Eigenschaften sogar entkoppelt könnten. Dazu wollen wir einige neue Purin/Pyrimidin-basierende CDKIs herstellen und deren Wirkung zuerst biochemisch und dann auf Zellen testen. Ziel ist es eine erhöhte Selektivität für einen der drei bekannten zellulären Pathways (und somit Tumor-Identitäten) zu erfassen. Im Erfolgsfalle wäre es von medizinischem Interesse, Experimente nicht nur mit bereits etablierten Zell-Linien durchzuführen, sondern auch primäre Krebszellen von Patienten zu verwenden. Optimal für diese Zwecke stellte sich dann eine ex vivo Behandlung von humanen Leukämie-Zellen dar.

Die Inhibierung Zell-Zyklus-abhängiger Kinasen, als neuer Ansatz in der Therapie von menschlichen Tumoren, ist limitiert aufgrund der vielfältigen zellulären Wirkweisen pharmakologischer Inhibitoren der Cyklin abhängigen Kinasen (CDKIs). Es verfügen manche CDKIs neben den beabsichtigten therapeutischen Eigenschaften über zusätzliche Wirkungsweisen, indem sie die Stabilität und die Aktivität des Tumor-Suppressor-Proteins p53 beeinflussen und so einen zusätzlichen anti-proliferativen Effekt auf die Tumorzellen haben. In circa 50 % der humanen Tumorformen ist das p53 Protein mutiert oder inaktiviert, somit sollte die Effektivität, mit der die CDKIs auf solche Zellen wirken, vom p53-Status der betreffenden Zellen abhängen. Einige Krebszellen können unabhängig von der Inhibition von CDK2 wachsen, was die zentrale Rolle von CDK2 in der Zell-Zyklus-Kontrolle relativiert. In Anbetracht dieser Tatsache rückt die durch CDK Inhibitoren mediierte p53 Aktivierung in den Vordergrund für die Effektivität der CDKIs in der Therapie von CDK2-unabhängigen Tumorformen. Erst kürzlich konnte unsere Arbeitsgruppe zeigen, dass Roscovitin - ein sehr starker CDK Inhibitor - über den p53 Pathway der Apoptose wirksam ist. Es bewirkt in humanen Brustkrebszellen MCF-7 einen Arrest in der G2 Phase des Zellzyklus und induziert gleichzeitig Apoptose. MCF-7 Zellen verfügen über keine Caspase-3 und zeigen dadurch Resistenz gegenüber anderen Apoptose-Stimuli. Wir konnten den Mechanismus identifizieren, durch welchen Roscovitine Apoptose in MCF-7 initiiert und unterstützt. Roscovitine stabilisiert das wt p53 Protein durch eine spezifische Phosphorylierung an Serin 46. Phoshoryliertes P-Ser46 p53 Protein aktiviert transkriptionell das downstream gelegene p53AIP Protein, welches nach seiner de novo Synthese über die Freisetzung mitochondrialer Proteine (Apoptosom-Bildung) zur Induktion der apoptotischen Kaskade führt. Unsere neueste Resultate zeigen, dass Roscovitine eine spezifische Kinase aktiviert. In Summe ist es somit zweckmäßig zu untersuchen, ob chemische Analoga der CDK Inhibitoren die drei Wirkungsweisen 1. Zellzyklusarretierung (Inhibierung von CDK2), 2. die Hemmung der globalen Transkription (Inhibierung von CDK7 sowie CDK9) und 3. die Aktivierung von wt p53 verändern oder die drei Eigenschaften sogar entkoppelt könnten. Dazu wollen wir einige neue Purin/Pyrimidin-basierende CDKIs herstellen und deren Wirkung zuerst biochemisch und dann auf Zellen testen. Ziel ist es eine erhöhte Selektivität für einen der drei bekannten zellulären Pathways (und somit Tumor-Identitäten) zu erfassen. Im Erfolgsfalle wäre es von medizinischem Interesse, Experimente nicht nur mit bereits etablierten Zell-Linien durchzuführen, sondern auch primäre Krebszellen von Patienten zu verwenden. Optimal für diese Zwecke stellte sich dann eine ex vivo Behandlung von humanen Leukämie-Zellen dar.