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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-39563

Influence of ACT-209905 on glioblastoma growth in vitro

  • The glioblastoma multiforme (GBM) not only presents the most common tumor of the central nervous system in adults, it is also the most aggressive brain tumor. Although patients suffering from GBM standardly receive a combination of multiple treatments including surgery, radiotherapy and chemotherapy, its prognosis is still poor with a median survival time of only 12-15 months. Therefore, new and effective treatment methods are urgently needed. A signaling molecule which is both involved in proliferation, migration and invasion of a broad range of healthy and malignant cells is the lipid mediator sphingosine-1-phosphate (S1P). Previous studies have confirmed that sphingosine-1-phosphate (S1P) receptor 1 (S1PR1) is involved in the regulation of proliferation, invasion, metastasis, vascular maturation and angiogenesis of GBM cells, and is closely related to the occurrence and development of tumors. Thus, ACT-209905 (provided by Actelion Pharmaceuticals) as a selective S1PR1 modulator was applied to gain insights into the molecular processes activated by S1PR1 in GBM cells using two human (LN18, U87MG) and one murine (GL261) GBM cell line. In our in vitro cell viability analyses, we found that ACT-209905 significantly reduced viability of LN18 cells in a concentration dependent manner. A combined administration of ACT-209905 with S1PR2 inhibitors (Compound 16, Compound 16ME – both provided by ONO Pharmaceuticals, and JTE-013 – commercially available) showed a stronger effect than the single administration demonstrating that both S1PR1 and S1PR2 are involved in growth of GBM cells and may interact with each other. Our results also demonstrated that ACT-209905 can induce apoptosis in GBM cells since caspase 3 activity was induced by the S1PR1 modulator which might therefore play an important role in inhibiting the proliferation of GBM cells. Further, we found a significant inhibitory effect of ACT-209905 on the migration and invasion of LN18 and U87MG GBM cells arguing for a participation of S1PR1 signaling in migration and invasion of GBM cells, too. Stimulation of S1P receptors results in the activation of several kinases such as AKT1 and ERK1/2, correspondingly our immunoblot analyses showed a strong activation of both kinases by S1P which was reduced by ACT-209905 in LN18 cells but not in GL261 cells suggesting that different pathways are activated by S1P in these GBM cell lines. Further studies have to be performed to clarify the role of AKT1 and ERK1/2 in the inhibitory effects of ACT-209905 on GBM proliferation, migration and invasion. Currently, GBM stem cells are discussed as a reason for resistance against the radiochemotherapy and the recurrence of the tumor. Our immunoblot analyses showed that Nestin and CD133, two marker proteins for GBM stem cells, were higher expressed in GBM cells treated with ACT-209905 compared to control or S1P treated LN18 cells. Further investigations in the future might contribute to the elucidation of an involvement of the S1P receptors in the stem cell behavior of GBM cells. Paradoxically to the up-regulation of CD133 and Nestin by ACT-209905, treatment of LN18 stem-like neurospheres with ACT-209905 showed a significant cytotoxic effect of the compound which was even more pronounced in the stem-like neurosphere cells compared to the adherent parental LN18 cells. Overall, the studies of this work improve our understanding of the complex mechanisms of S1P signaling in GBM cells and might drive the development of its pharmacological modulation as a new therapeutic principle in GBM. Furthermore, an extended knowledge about the molecular effects of ACT-209905 on GBM cells will broaden the understanding for possible future applications and clinical indications.
  • Das Glioblastoma multiforme (GBM) ist nicht nur der häufigste Tumor des Zentralnervensystems bei Erwachsenen, sondern auch der aggressivste Hirntumor. Obwohl Patienten, die an GBM leiden, standardmäßig eine Kombination aus mehreren Behandlungen erhalten, einschließlich Operation, Strahlentherapie und Chemotherapie, ist ihre Prognose mit einer mittleren Überlebenszeit von nur 12 bis 15 Monaten immer noch schlecht. Daher sind dringend neue und wirksame Behandlungsmethoden erforderlich. Ein Signalmolekül, das sowohl an der Proliferation, Migration als auch der Invasion eines breiten Spektrums gesunder und maligner Zellen beteiligt ist, ist der Lipidmediator Sphingosin-1-phosphat (S1P). Frühere Studien haben bestätigt, dass der Sphingosin-1-phosphat (S1P) -Rezeptor 1 (S1PR1) an der Regulation der Proliferation, Invasion, Metastasierung, Gefäßreifung und Angiogenese von GBM-Zellen beteiligt ist und in engem Zusammenhang mit dem Auftreten und der Entwicklung von Tumoren steht. Daher wurde ACT-209905 (bereitgestellt von Actelion Pharmaceuticals) als selektiver S1PR1-Modulator angewendet, um Einblicke in die molekularen Prozesse zu erhalten, die durch S1PR1 in GBM-Zellen unter Verwendung von zwei menschlichen (LN18, U87MG) und einer murinen (GL261) GBM-Zelllinie aktiviert wurden. In unseren In-vitro-Zelllebensfähigkeitsanalysen fanden wir, dass ACT-209905 die Lebensfähigkeit von LN18-Zellen in konzentrationsabhängiger Weise signifikant reduzierte. Eine kombinierte Verabreichung von ACT-209905 mit S1PR2-Inhibitoren (Verbindung 16, Verbindung 16ME - beide von ONO Pharmaceuticals und JTE-013 - im Handel erhältlich) zeigte eine stärkere Wirkung als die einmalige Verabreichung, was zeigt, dass sowohl S1PR1 als auch S1PR2 am Wachstum von beteiligt sind GBM-Zellen und können miteinander interagieren. Unsere Ergebnisse zeigten auch, dass ACT-209905 in GBM-Zellen Apoptose induzieren kann, da die Caspase 3-Aktivität durch den S1PR1-Modulator induziert wurde, der daher eine wichtige Rolle bei der Hemmung der Proliferation von GBM-Zellen spielen könnte. Ferner fanden wir eine signifikante hemmende Wirkung von ACT-209905 auf die Migration und Invasion von LN18- und U87MG-GBM-Zellen, was für eine Beteiligung der S1PR1-Signalübertragung an der Migration und Invasion von GBM-Zellen spricht. Die Stimulation von S1P-Rezeptoren führt zur Aktivierung mehrerer Kinasen wie AKT1 und ERK1 / 2, entsprechend zeigten unsere Immunoblot-Analysen eine starke Aktivierung beider Kinasen durch S1P, die durch ACT-209905 in LN18-Zellen reduziert wurde, jedoch nicht in GL261-Zellen, was darauf hindeutet, dass sie unterschiedlich sind Wege werden durch S1P in diesen GBM-Zelllinien aktiviert. Weitere Studien müssen durchgeführt werden, um die Rolle von AKT1 und ERK1 / 2 bei den inhibitorischen Wirkungen von ACT-209905 auf die Proliferation, Migration und Invasion von GBM zu klären. Derzeit werden GBM-Stammzellen als Grund für die Resistenz gegen die Radiochemotherapie und das Wiederauftreten des Tumors diskutiert. Unsere Immunoblot-Analysen zeigten, dass Nestin und CD133, zwei Markerproteine ​​für GBM-Stammzellen, in mit ACT-209905 behandelten GBM-Zellen im Vergleich zu Kontroll- oder S1P-behandelten LN18-Zellen höher exprimiert wurden. Weitere Untersuchungen in der Zukunft könnten zur Aufklärung einer Beteiligung der S1P-Rezeptoren am Stammzellverhalten von GBM-Zellen beitragen. Paradoxerweise zur Behandlung von CD133 und Nestin durch ACT-209905 zeigte die Behandlung von LN18-stammähnlichen Neurosphären mit ACT-209905 eine signifikante zytotoxische Wirkung der Verbindung, die in den stammähnlichen Neurosphärenzellen im Vergleich zu den adhärenten noch ausgeprägter war elterliche LN18-Zellen. Insgesamt verbessern die Studien dieser Arbeit unser Verständnis der komplexen Mechanismen der S1P-Signalübertragung in GBM-Zellen und könnten die Entwicklung ihrer pharmakologischen Modulation als neues therapeutisches Prinzip bei GBM vorantreiben. Darüber hinaus wird ein erweitertes Wissen über die molekularen Wirkungen von ACT-209905 auf GBM-Zellen das Verständnis für mögliche zukünftige Anwendungen und klinische Indikationen erweitern.

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Metadaten
Author: Yong Xiao
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-39563
Title Additional (German):Einfluss von ACT-209905 auf das Wachstum von Glioblastomen in vitro
Referee:Prof. Dr. med. Henry Schroeder, Prof. Dr. med. Bernhard Rauch, Prof. Dr. rer. nat. Anke Fender
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2018
Date of first Publication:2020/09/18
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2020/06/08
Release Date:2020/09/18
GND Keyword:ACT-209905, Sphingosine-1-Phosphate, glioblastoma multiforme
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit