TY - THES A1 - De Donno, Francesco T1 - Tyrosinkinaseinhibitoren in der Therapie des oralen Plattenepithelkarzinoms – In vitro Evaluation zur Wirksamkeit von Afatinib, Volasertib und Nintedanib in Kombination mit Cisplatin und SMAC-Mimetics T1 - Receptor tyrosine kinases in treatment of oral squamous cell cancer - In vitro analysis on effects of afatinib, volasertib and nintedanib in combination with cisplatin and smac-mimetics N2 - Mit einer weltweiten Inzidenz von etwa 600.000 Neuerkrankten pro Jahr gehört das orale Plattenepithelkarzinom zu den sechs häufigsten malignen Tumorerkrankungen des Menschen. Zur Behandlung operabler Tumoren der Stadien III-IVb hat sich hingegen die multimodale Therapie mit primär operativem Vorgehen, gegebenenfalls mit nachfolgender adjuvanter Radiatio beziehungsweise Radiochemotherapie, etabliert. Beim Vorhandensein von Fernmetastasen hingegen ist das Therapiekonzept als palliativ einzustufen. Während sich für die adjuvante, kurativ intendierte Radiochemotherapie die Verwendung von Cisplatin oder cisplatinhaltiger Wirkstoffe etabliert hat, stellen seit einigen Jahren selektive Wirkstoffe wie Nivolumab und Cetuximab eine Alternative zur Cisplatin-Anwendung im palliativen Setting dar. Für die medikamentöse Therapie des fortgeschrittenen oralen Plattenepithelkarzinoms scheinen daher neue rationale Therapieansätze notwendig zu sein. Besonders ein hohes Maß an Toxizität sowie die individuelle Resistenzbildung vermögen den Therapieerfolg der herkömmlichen Chemotherapie zu kompromittieren. Spezifisch wirksame sogenannte "targeted agents" binden RTK und blockieren somit die nachgeschaltete Signalkaskade. In der vorliegenden Studie kam es zur Anwendung der TKI Afatinib, Volasertib und Nintedanib in alleiniger Anwendung sowie Kombinationstherapie mit Cisplatin und dem Smac-mimetic LCL-161. Die Analyse der Wirksamkeit oben genannter Stoffe erfolgte durch eine In-vitro-Evaluation an fünf Zelllinien des humanen Plattenepithelkarzinoms der Kopf- und Halsregion. Nach semiquantitativem Expressionsnachweis der Zielstrukturen erfolgte die Stimulation der Zellen mittels spezifischer Verdünnungsreihen in Mono- und Kombinationstherapie. Folgend wurden auf der Basis von Zellzahlanalysen, Kristallviolettassays und der Erstellung von Dosis-Wirkungskurven zelllinienspezifische IC50- beziehungsweise IC20-Werte ermittelt, statistisch ausgewertet und miteinander verglichen. Die Anwendung von Afatinib in Monotherapie zeigte in der vorliegenden Studie keine signifikant erhöhte Zytoreduktion im Vergleich zur alleinigen Anwendung von Cisplatin. Auch ein Zusatz von Cisplatin zur Anwendung ergab keinen erwarteten synergistischen Effekt. Die Anwendung von Nintedanib in Monotherapie zeigte in der Analyse keine signifikanten Vorteile gegenüber einer alleinigen Cisplatinanwendung. Auf der Basis der Ergebnisse der vorausgegangenen Expressionsanalysen scheint der FGFR-2 eine übergeordnete Rolle zu spielen, da hier partiell von einer verstärkten Wirksamkeit auszugehen ist. Weiterhin scheint gegenüber selektiven Angiogeneseinhibitoren kein Vorteil für Nintedanib zu bestehen. Betrachtet man die Kombinationsanwendung von Nintedanib mit Cisplatin so fallen sowohl synergistische wie auch partiell antagonistische Effekte im Vergleich zur Cisplatin-Monotherapie auf. Diese können durch die heterogene Expression der Zielstrukturen allein nicht erklärt werden, sodass hier weiterführende Untersuchungen sinnvoll wären. Bei der Anwendung von Volasertib konnte für alle Zelllinien eine sehr deutliche Zytoreduktion erzielt werden, was durch generell erhöhte Expressionsraten erklärbar scheint. Sie manifestierte sich zudem in deutlich erniedrigten mittleren inhibitorischen Konzentrationen der Monotherapie gegenüber einer alleinigen Cisplatin-Anwendung. Betrachtet man die Kombinationsanwendung von Volasertib mit Cisplatin imponierten für alle Zelllinien erstaunlicherweise sogar schlechtere Ansprechraten verglichen mit der Volasertib-Monotherapie. Hier könnte man von einer inhibierenden Wechselwirkung der Wirkstoffe ausgehen. Diese Tatsache macht weiterführende Untersuchung zur Anwendung von Volasertib in Monotherapie attraktiver als die jeweilige Kombinationsanwendung. Die Kombinationsanwendungen von LCL-161 mit Afatinib beziehungsweise Volasertib wiesen keine signifikant erhöhten zytoreduktiven Effekte auf. Hingegen waren die Untersuchungsergebnisse der Kombinationsanwendung des verwendeten Smac-Analogons und Nintedanib bemerkenswert. In vier von fünf Zelllinien sorgte ein LCL-161-Zusatz für eine signifikant erhöhte Zytoreduktion. Eine zusätzlich zur Angiogeneseinhibition durch Nintedanib induzierte Apoptoseinduktion in Kombination mit der Apoptosesensibilisierung durch LCL-161 könnte eine mögliche Erklärung dieser Beobachtung darstellen. Aufgrund der sehr heterogenen Ergebnisse dieser Studie mit partiell synergistischen aber auch antagonistischen Effekten lässt sich schlussfolgern, dass alle drei verwendeten TKI aktuell keine vielversprechende Alternative zu der herkömmlichen Chemotherapie darstellen. Diese Heterogenität verdeutlicht auch, dass die Suche nach individuellen, zielgerichteten medikamentösen Therapieansätzen essenziell bleibt. Hierbei könnten Smac-Analoge ein vielversprechendes Feld weiterführender experimenteller und klinischer Studien eröffnen. N2 - With a worldwide incidence of about 600,000 new cases per year, oral squamous cell carcinoma is one of the six most common malignant human tumors. For the treatment of operable stage III-IVb tumors, however, multimodal therapy with primarily surgical procedures, possibly followed by adjuvant radiotherapy or radiochemotherapy, has become established. In the presence of metastases the therapy concept is classified as palliative. While the use of cisplatin or 5-FU has become established for adjuvant, curative radiochemotherapy, selective drugs such as nivolumab and cetuximab have been an alternative to the use of cisplatin in the palliative setting for several years. New rational therapeutic approaches appear to be necessary for the drug therapy of advanced oral squamous cell carcinoma. In particular, a high degree of toxicity and the individual development of resistance may compromise the therapeutic success of conventional chemotherapy. Specifically so-called "targeted agents" bind RTK and thus block the downstream signaling cascade. In the present study, TKI afatinib, volasertib and nintedanib were used alone as well as in combination therapy with cisplatin and the smac-mimetic LCL-161. The analysis of the efficacy of the above mentioned agents was performed by in vitro evaluation of five cell lines of human squamous cell carcinoma of the head and neck region. After semi-quantitative expression detection of target structures, the cells were stimulated using specific dilution series in mono- and combination therapy. Subsequently, cell line-specific IC50 or IC20 values were determined, statistically evaluated and compared on the basis of cell number analyses, crystal violet assays and the preparation of dose-response curves. The use of afatinib in monotherapy did not show a significantly increased cytoreduction in the present study compared to cisplatin alone. The addition of cisplatin to the treatment did not result in an expected synergistic effect either. In the analysis, the use of nintedanib as a monotherapy did not show any significant benefit over cisplatin alone. Based on the results of the previous expression analyses, FGFR-2 appears to play an overriding role as it is expected to partially increase efficacy. Furthermore, nintedanib does not appear to have an advantage over selective angiogenesis inhibitors. When nintedanib is used in combination with cisplatin, both synergistic and partial antagonistic effects are observed compared to cisplatin monotherapy. These cannot be explained by the heterogeneous expression of the target structures alone, so that further investigations would be useful here. When applying Volasertib, a very significant cytoreduction could be achieved for all cell lines, which seems to be explained by generally increased expression rates. It also manifested itself in significantly lowered mean inhibitory concentrations of monotherapy compared to cisplatin alone. When considering the combination of Volasertib with cisplatin, surprisingly, the response rates of all cell lines were even worse compared to Volasertib monotherapy. Here, one could assume an inhibitory interaction of the substances. This fact makes further investigation of the use of Volasertib in monotherapy more attractive than the respective combination treatment. The combination of LCL-161 with afatinib or volasertib did not show significantly increased cytoreductive effects. However, the results of the combination treatment of the Smac-mimetic and nintedanib were remarkable. In four out of five cell lines, LCL-161 supplementation resulted in significantly increased cytoreduction. An additional apoptosis induction induced by nintedanib in addition to angiogenesis inhibition in combination with apoptosis sensitization by LCL-161 could be a possible explanation for this observation. Due to the very heterogeneous results of this study with partially synergistic but also antagonistic effects, it can be concluded that all three TKI used currently do not represent a promising alternative to conventional chemotherapy. This heterogeneity also illustrates that the search for individual, targeted drug therapy approaches remains essential. Here, Smac-analogues could open up a promising field for further experimental and clinical studies. KW - Tyrosinkinaseinhibitoren KW - Smam-mimetics KW - Apoptose KW - Zytoreduktion KW - Kombinationstherapie KW - Cisplatin KW - Volasertib KW - Nintedanib KW - Afatinib Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-211574 ER - TY - THES A1 - Knierim, Marie Luise T1 - Efficacy of tyrosine kinase inhibitors in combination chemotherapy with cisplatin and 5-fluorouracil oral Squamous cell carcinoma in vitro T1 - Wirksamkeit von Tyrosinkinaseinhibitoren in der Kombinationschemotherapie mit Cisplatin und 5-Fluorouracil des oralen Plattenepithelkarzinoms in vitro N2 - Mutationen und Expressionsänderungen im Bereich der Rezeptortyrosinkinasen (RTK) sind Bestandteil der Pathogenese des oralen Plattenepithelkarzinoms (PEC). Insbesondere die Überexpression des epidermal growth factor receptor (EGFR) ist mit 90 % die am häufigsten auftretende Veränderung, jedoch zeigen auf diese Mutationen zielgerichtete Therapie-Formen nicht die gewünschten Erfolge. Angesichts der sich schnell entwickelnden Platinresistenzen und der schlechten 5-Jahre-Überlebensrate von 55–60 %, scheint die Identifikation innovativer Therapieregime durch Kombinationstherapien mittels Tyrosinkinaseinhibitoren (TKI) ein möglicher Ansatz. Die vorliegende Untersuchung sollte die Wirksamkeit von Lapatinib, Pazopanib, Trametinib, Dabrafenib und in der Monotherapie sowie in Kombination mit herkömmlichen Zytostatika 5-Fluorouracil (5-FU) und Cisplatin auf das orale PEC untersuchen. Alle Versuche wurden dabei an humanen Plattenepithelkarzinomzelllinien (PC1-1, PC13-1, PC52, SCC9 und SCC68) durchgeführt. Die einzelnen Zelllinien zeigten differentielle Ansprechraten bezüglich der applizierten Mono- und Kombinationstherapien, sowie unterschiedliche RTK Expressionen. Ein direktes Verhältnis zwischen Wirkpotential der untersuchten TKI und Rezeptorexpression scheint nicht zu bestehen. Die TKI konnten in allen Zelllinien eine Zellreduktion hervorrufen. Besonders sensibel reagierten die Zellen auf EGF-Inhibitoren (Lapatinib und Trametinib). Lapatinib ist mit einer kumulativen IC50 von 15,69 µM der wirkungsstärkste TKI in der Monotherapie, gefolgt von Trametinib (17,71 µM), Pazopanib (108,47 µM) und Dabrafenib (152,18 µM). Eine Überlegenheit von Pazopanib als multi-targeted TKI gegenüber der single-targeted therapy konnte nicht dargestellt werden. Dabrafenib wurde primär aufgrund des targets als Kontrolle in die Arbeit mit einbezogen und zeigte eine erwartete mäßige Wirkung bei allen Tumorzelllinien. Zusammenfassend liegen die ermittelten inhibitorischen Konzentrationen der Monotherapie teilweise massiv über denen der herkömmlichen Chemotherapeutika. Dieser Sachverhalt könnte auf die Aktivität alternativer Signalkaskaden und/oder die wesentliche Heterogenität des Tumors zurückzuführen sein. Ähnliche Ergebnisse zeigten sich für die Kombinationstherapie mit Cisplatin. Auch hier scheinen die EGFR-Inhibitoren Lapatinib und Trametinib aufgrund einer niedrigen IC50 überlegen zu sein. In der Kombinationstherapie mit Cisplatin zeigt Trametinib sogar mit einer kumulativen IC50 von 18,66 µM ein stärkeres inhibitorisches Potential als Lapatinib (38,45 µM). Jedoch wird bei näherer Betrachtung deutlich, dass Kombinationen mit Cisplatin ausschließlich in den Versuchsreihen mit Dabrafenib und Lapatinib eine Verbesserung bezüglich der max. Zellzahlreduktion ergaben. Ursache könnte unter anderem der Einfluss von ATP-binding cassette (ABC)-Transportern sein, welche Cisplatin als Substrat haben. Das gleiche Bild zeigt sich für die Kombination mit 5-FU, sodass sich an der Reihenfolge der TKI nichts ändert, allerdings Dabrafenib von der Kombination erneut am meisten profitiert. Additive Effekte mit 5-FU konnten für zwei von fünf Zelllinien mit Trametinib und für eine von fünf Zelllinien mit Dabrafenib und Lapatinib festgestellt werden. Die hohen Erwartungen an die targeted therapy durch die Inhibition verschiedener Tyrosinkinasen im oralen PEC konnte in der vorliegenden Arbeit nicht bestätigt werden. Vielmehr scheinen diese ihre Limitation in der Komplexität des Tumors zu finden, was sich auch in nur leichten additiven Effekten in den untersuchten Kombinationstherapien mit herkömmlichen Chemotherapeutika wiederspiegelt. Weitere Studien scheinen nur wenig sinnvoll. Jedoch zeigen andere Vertreter der zielgerichteten Therapie, die Substanzklassen der second mitochondria-derived activator of caspase (SMAC)-mimetics vielversprechende Ergebnisse in ersten eigenen Zelllinienversuchen, so dass eine Fortführung dieser sinnvoller erscheint. N2 - Mutations and changes in expression of receptor tyrosine kinases (RTK) are part of the pathogenesis of oral squamous cell carcinoma (OSCC). In particular, overexpression of the EGFR is the most common change at 90%, but targeted therapies for these mutations do not show the desired results. Given the rapidly evolving of platinum resistance and the poor 5-year survival rate of 55-60%, the identification of innovative treatment regimens through combination therapies via tyrosine kinase inhibitors (TKI) seems a possible approach. The present study was designed to investigate the efficacy of lapatinib, pazopanib, trametinib, dabrafenib and monotherapy in combination with conventional cytotoxic agents 5-fluorouracil (5-FU) and cisplatin on OSCC. All experiments were performed on human squamous cell carcinoma cell lines (PC1-1, PC13-1, PC52, SCC9 and SCC68). The individual cell lines showed differential response rates with respect to the applied mono- and combination therapies, as well as different RTK expressions. There does not seem to be a direct relationship between the potency of the investigated TKI and receptor expression. The TKI were able to induce a cell reduction in all cell lines. The cells were particularly sensitive to EGF inhibitors (lapatinib and trametinib). Lapatinib is the most potent TKI in monotherapy with a cumulative mean inhibitory concentration (IC50) of 15.69 μM, followed by trametinib (17.71 μM), pazopanib (108.47 μM) and dabrafenib (152.18 μM). A superiority of pazopanib as a multi-targeted TKI over single-targeted therapy could not be demonstrated. Dabrafenib was included as a control in the study primarily because of the target and showed an expected moderate effect on all tumor cell lines. In summary, the determined inhibitory concentrations of monotherapy are sometimes far greater than those of conventional chemotherapeutic agents. This issue could be due to the activity of alternative signaling cascades and / or the substantial heterogeneity of the tumor. Similar results were shown for the combination therapy with cisplatin. Again, the EGFR inhibitors lapatinib and trametinib appear to be superior due to low IC50. In combination therapy with cisplatin, trametinib shows a greater inhibitory potential than lapatinib (38.45 μM) even with a cumulative IC50 of 18.66 μM. However, on closer inspection it becomes clear that combinations with cisplatin only in the test series with dabrafenib and lapatinib an improvement in the max. cell number reduction resulted. One reason could be the influence of ABC transporters, which have cisplatin as a substrate. The same picture emerges for the combination with 5-FU, so that the order of the TKI does not change, but dabrafenib again benefits the most from the combination. Additive effects with 5-FU were found for two out of five cell lines with trametinib and for one out of five cell lines with dabrafenib and lapatinib. The high expectations of targeted therapy due to the inhibition of various tyrosine kinases in OSCC could not be confirmed in the present work. Rather, these seem to find their limitation in the complexity of the tumor, which is also reflected in only slight additive effects in the investigated combination therapies with conventional chemotherapeutic agents. Further studies seem to make little sense. However, other agents of targeted therapy, the substance classes of the second mitochondria-derived activator of caspase (SMAC) mimetics, show promising results in their first own cell line experiments, so that a continuation of this appears more hopeful. KW - Tyrosinkinaseinhibitoren KW - Tyrosine Kinase Inhibitors KW - Cisplatin KW - 5-Fluorouracil KW - Plattenepithelkarzinom KW - Oral Squamous cell carcinoma KW - Lapatinib Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189376 ER -