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Verstärkung der Wirkung von TTFields auf Glioblastomzellen durch Inhibition des mitotischen Spindelkontrollpunktes

Augmentation of the effects of TTFields on glioblastoma cells by mitotic checkpoint inhibition

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-216863
  • TTFields sind eine Therapieoption des GBM, welche als alternierende elektrische Felder den Aufbau des mitotischen Spindelapparates stören. Gleichzeitig überwacht der SAC, mit seiner Schlüsselkomponente der Kinase MPS1, eine korrekte Anheftung der Spindelfasern an die Kinetochore der Chromosomen. Eine Inhibition des SAC durch den Inhibitor MPS1-IN-3 in Kombination mit Vincristin führt zu einem synergistischen Effekt auf das Tumorwachstum in vitro und in vivo. Aus diesen Erkenntnissen folgerten wir die Hypothese, dass eine SAC-Inhibition dieTTFields sind eine Therapieoption des GBM, welche als alternierende elektrische Felder den Aufbau des mitotischen Spindelapparates stören. Gleichzeitig überwacht der SAC, mit seiner Schlüsselkomponente der Kinase MPS1, eine korrekte Anheftung der Spindelfasern an die Kinetochore der Chromosomen. Eine Inhibition des SAC durch den Inhibitor MPS1-IN-3 in Kombination mit Vincristin führt zu einem synergistischen Effekt auf das Tumorwachstum in vitro und in vivo. Aus diesen Erkenntnissen folgerten wir die Hypothese, dass eine SAC-Inhibition die Wirkung von TTFields verstärken könnte. Um dies zu testen, wurden Zellen der Zelllinien U87 und GaMG über 72h mit TTFields, MPS1-IN-3 oder einer Kombination aus den beiden behandelt. Anschließend wurden die Zellen gezählt, es wurde eine Analyse des Zellzyklus vorgenommen und apoptotische Zellen wurden via TUNEL-Assay detektiert. Die Kombinationsbehandlung aus TTFields und MPS1-IN-3 führte zu einer Reduktion der Zellzahl (U87: -54,3% vs. TTFields, p=0,0046; -52,9% vs. MPS1-IN-3, p=0,0026; GaMG: -74,3% vs. TTFields, p=0,0373; -84% vs. MPS1-IN-3, p<0,00001). Nur 28,1% mehr Zellen als ausgesät waren bei der Zelllinie U87 zu finden (TTFields: 179,1%; MPS1-IN-3: 168,3%), während es bei GaMG-Zellen sogar 62% weniger Zellen als ausgesät waren. Im Zellzyklus zeigte sich eine Abnahme der Zellen von der G1-Phase (U87: -59,9% vs. TTFields, p=0,0007; -42,1% vs. IN-3, p=0,0426; GaMG: -45,1% vs. TTFields, p=0,0276; -51,6% vs. IN-3, p=0,0020), während es zu einem massiven Anstieg von toten Zellen kam (U87: 2,9fach vs. TTFields, p=0,0022; 2,2fach vs. IN-3, p=0,0046; GaMG: 5,6fach vs. TTFields, p=0,0078; 7,8fach vs. IN-3, p=0,0005). Diese Zellen ließen sich im TUNEL-Assay als durch Apoptose zu Grunde gegangene Zellen weiter identifizieren (U87: 5,4fach vs. TTFields, p=0,0489; 6,2fach vs. IN-3, p=0,0278; GaMG: 8,9fach vs. IN-3, p=0,0110). Diese Ergebnisse sind erste und wichtige Hinweise für eine Verstärkung der Wirkung von TTFields durch eine Inhibition des SAC und liefern eine gute Grundlage für weitere Forschung zur Verbesserung der Therapie des GBM.show moreshow less
  • TTFields are -in addition to the standard therapy- approved for GBM therapy. TTFields are alternating electric fields at a low intensity, which cause disruption of the mitotic spindle fibers. Whether spindle fibers are properly attached to the kinetochores is surveilled by the SAC. An inhibition of the kinase MPS1, a key component of the SAC, in combination with Vincristine treatment, results in a synergistic effect on GBM growth in vitro an in vivo (Tannous, Kerami et al. 2013). We hypothesized that a combination of inhibition of SAC inTTFields are -in addition to the standard therapy- approved for GBM therapy. TTFields are alternating electric fields at a low intensity, which cause disruption of the mitotic spindle fibers. Whether spindle fibers are properly attached to the kinetochores is surveilled by the SAC. An inhibition of the kinase MPS1, a key component of the SAC, in combination with Vincristine treatment, results in a synergistic effect on GBM growth in vitro an in vivo (Tannous, Kerami et al. 2013). We hypothesized that a combination of inhibition of SAC in combination with TTFields increases TTFields efficacy. Cells of the cell lines U87 and GaMG were treated either with TTFields alone, the inhibitor MPS1-IN-3 alone or in combination of both. After 72h cells were counted, an analysis of the cell cycle was performed and apoptotic cells were detected by using a TUNEL-Assay. The combined treatment of TTFields and inhibition of SAC led to a significant decrease of cells (U87: -54.3% vs. TTFields, p=0.0046; -52.9% vs. MPS1- IN-3, p=0.0026; GaMG: -74.3% vs. TTFields, p=0.0373; -84% vs. MPS1-IN-3, p<0.00001). U87 cells proliferated only by 28.1% compared to the cells seeded at the beginning, while cells of the GaMG cell line diminished by 62% compared to the number of cells seeded (TTFields: 179.1%; MPS1-IN-3: 168.3%). The cell cycle analysis showed -among other effects- a reduction of the cells in phase G1 (U87: - 59.9% vs. TTFields, p=0.0007; -42.1% vs. IN-3, p=0.0426; GaMG: -45.1% vs. TTFields, p=0.0276; -51.6% vs. IN-3, p=0.0020), and an increase of dead cells (U87: 2.9x vs. TTFields, p=0.0022; 2.2x vs. IN-3, p=0.0046; GaMG: 5.6x vs. TTFields, p=0.0078; 7.8x vs. IN-3, p=0.0005). Those dead cells were identified by the TUNEL- Assay as cells, which had undergone apoptosis (U87: 5.4x vs. TTFields, p=0.0489; 6.2x vs. IN-3, p=0.0278; GaMG: 8.9x vs. IN-3, p=0.0110). These results strengthen the hypothesis that TTFields’ efficacy is increased by a combined treatment with an inhibition of the SAC and provide a basis for further research to improve GBM therapy.show moreshow less

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Metadaten
Author: Greta Eliza Frömbling
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-216863
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Graduate Schools
Faculties:Graduate Schools / Graduate School of Life Sciences
Referee:Prof. Dr. Anna-Leena Sirén, Prof. Dr. Matthias Eyrich, PD Dr. Carsten Hagemann, PD Dr. Mario Löhr
Date of final exam:2020/06/30
Language:German
Year of Completion:2020
DOI:https://doi.org/10.25972/OPUS-21686
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
GND Keyword:Tumortherapiefeld; TTF; Tumor Treating Fields; TT-Fields
Tag:Glioblastomtherapie
therapy of glioblastoma
Release Date:2020/11/25
Licence (German):License LogoCC BY-SA: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International