Norbert Bruno Neckel

• Das derzeit einzige für die Therapie des Kopf-Hals-Karzinoms zugelassene spezifische Therapeutikum ist der monoklonale Antikörper Cetuximab, welcher eine gezielte Blockade des epidermal growth factor receptors (EGFR) bewirkt. Tyrosinkinaseinhibitoren (TKIs) wie Erlotinib oder Gefitinib, welche ebenfalls am EGFR angreifen, konnten in klinischen Studien bisher nicht den hohen Erwartungen standhalten, wenngleich diese bei anderen Tumoren erfolgreich eingesetzt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Wirksamkeit der Medikamente in Mono-Das derzeit einzige für die Therapie des Kopf-Hals-Karzinoms zugelassene spezifische Therapeutikum ist der monoklonale Antikörper Cetuximab, welcher eine gezielte Blockade des epidermal growth factor receptors (EGFR) bewirkt. Tyrosinkinaseinhibitoren (TKIs) wie Erlotinib oder Gefitinib, welche ebenfalls am EGFR angreifen, konnten in klinischen Studien bisher nicht den hohen Erwartungen standhalten, wenngleich diese bei anderen Tumoren erfolgreich eingesetzt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Wirksamkeit der Medikamente in Mono- und Kombinationstherapie im Rahmen von in-vitro-Experimenten zu untersuchen. Weiterhin soll die Phosphoryierung des EGFR vor und nach der Inkubation mit den o.g. Medikamenten mittels Western Blot erfasst werden, um hieraus ggf. Rückschlüsse auf Gründe für ein Ausbleiben der Wirkung zu erhalten. In der vorliegenden Arbeit wurden Versuche an sechs Karzinomzelllinien (A431, PCI-1, PCI-13, PCI-9, PCI-68, PCI-52) durchgeführt. Hierbei wurden Erlotinib, Gefitinib und Cetuximab sowohl in Einzel-, als auch in Kombinationstherapie angewandt. Die Auswertung erfolgte mittels Kristallviolett-Assay. Zudem wurde mittels Western Blot-Verfahren die Aktivierung des EGFR, mit und ohne Medikamentenzusatz nach vorheriger Stimulierung mit EGF, anhand der Phosphorylierung am Tyrosinrest 1173 untersucht werden. Die Einzeltherapie mit Cetuximab führte nur bei den Zelllinien PCI-1 und PCI-13 zu statistisch signifikanter Hemmung des Zellwachstums, welches jedoch nicht dosisabhängig war. Erlotinib und Gefitinib zeigten keine signifikanten Unterschiede in ihrer Wirksamkeit und führten zu einer Reduzierung des Zellwachstums. In den beiden Kombinationsversuchen konnte keine Wirkungsverstärkung bei gemeinsamer Gabe von TKIs und Cetuximab festgestellt werden. Ein Vergleich klinisch relevanter Dosen von 100 mg/ml Cetuximab mit 0,5 μM, 1,6 μM und 5,5 μM Erlotinib oder Gefitinib ergab in der niedrigsten Konzentration bei drei und in den beiden höheren Konzentration sogar bei vier Zelllinien signifikant bessere 76 Ergebnisse für die TKIs. Die in der Western Blot-Analyse durchgeführten Phosphorylierungsnachweise zeigen die wirksame Blockade des Rezeptors durch Inhibierung der Autophosphorylierung an Tyr1173 durch alle drei Medikamente. Die bessere Wirksamkeit der TKIs im Vergleich zu Cetuximab im Zellkulturversuch ist gegensätzlich zu Beobachtungen in klinischen Studien. Dies lässt unter anderem den Rückschluss zu, dass die in vivo-Wirkmechanismen von Cetuximab in der zwei-dimensionalen Zellkultur nur insuffzient abgebildet werden. Weiterhin scheint die Blockade des EGFR durch einen monoklonalen Antikörpers in Kombination mit einem Tyrosinkinaseinhibitor – zumindest auf Grundlage des hier verwendeten in-vitro-Modells – keinen zusätzlichen Effekt zu zeigen.…
• Currently the only approved targeted therapeutic agent for the treatment of head and neck cancer is cetuximab, which blocks the epidermal growth factor receptor (EGFR). Even tough effective in other tumors, results of clinical studies investigating the tyrosine kinase inhibitors erlotinib and gefitinib, which also target EGFR, were disappointing. The aim of this study was to evaluate effectiveness of these drugs in an in-vitro cell culture model. Furthermore, western blot was used to demonstrate suppression of phosphorylation of EGFR by theseCurrently the only approved targeted therapeutic agent for the treatment of head and neck cancer is cetuximab, which blocks the epidermal growth factor receptor (EGFR). Even tough effective in other tumors, results of clinical studies investigating the tyrosine kinase inhibitors erlotinib and gefitinib, which also target EGFR, were disappointing. The aim of this study was to evaluate effectiveness of these drugs in an in-vitro cell culture model. Furthermore, western blot was used to demonstrate suppression of phosphorylation of EGFR by these drugs to proof their mechanism of action. In the present study responsiveness to cetuximab, erlotinib and gefitinib in 6 carcinoma cell lines was investigated. Treatments with a single substance as well as different combinations have been tested and analyzed by crystal violet assays. Incubation with cetuximab showed statistically significant suppression of cell growth only in the cell lines PCI-1 and PCI-13 without correlation to dosage. Moreover, we did not find any significant differences between erlotinib and gefitinib. The comparison between clinically relevant doses of 100 mg/dl cetuximab with 0,5 µM, 1,6 μM and 5,5 μM erlotinib or gefitinib demonstrated better responsiveness to the two tyrosine kinase inhibitors in 3 cell lines using the lowest concentration and even in 4 cell lines when compared with the two higher concentrations. The cell line PCI-52 is generally considered resistant to all 3 of the applied drugs. This stands in contrast to the cell line PCI-1, which showed the highest responsiveness. Using Western blot analysis to detect the auto-phosphorylation of Tyr1173-domain of EGFR, we confirmed that all substances used act according to the publicized mechanism. Better responsiveness to the two tyrosine kinase inhibitors in comparison to cetuximab is contrary to the results of clinical studies. This leads to the conclusion that the cell culture in-vitro model is insufficient in demonstrating in-vivo mechanisms of cetuximab. Furthermore, the combination of tyrosine kinase inhibitors and cetuximab does not lead to an enhanced effectiveness in the model used.…