Labor für präklinische Arzneimittel-Testung
Erfreulicherweise werden in stark zunehmendem Umfang neue Wirkstoffe mit Potential zu Behandlung der chronischen lymphatischen Leukämie (CLL) entwickelt. Bei einem Großteil dieser neuen Substanzen handelt es sich um zielgerichtet entwickelte Medikamente (targeted drugs). Dazu gehören niedermolekulare Wirkstoffe (small molecules) und monoklonale Antikörper.
Für unsere Arbeitsgruppe stellt sich die Aufgabe, ausgewählte Wirkstoff-Kandidaten im Labor vergleichend zu beurteilen und ggf. für die klinische Prüfung vorzubereiten. Dazu verwenden wir frisch aus dem Blut von CLL-Patienten isolierte Leukämie-Zellen, die im Labor weitergezüchtet werden. Mit verschiedenen Konzentrationen der Wirkstoff-Kandidaten behandelte Zellen werden mit unbehandelten Kulturen verglichen. Wir messen, in welchem Ausmaß das Überleben der Leukämiezellen durch die Wirkstoffe beeinträchtigt wird, bzw. inwiefern die Substanzen Zelltod auslösen. Außerdem führen wir biochemische Untersuchungen durch, um die Wirkung der Kandidaten-Substanzen auf molekularer Ebene zu erfassen.
Ein Beispiel für diese Vorgehensweise ist unsere präklinische Charakterisierung der Wirkung des Tyrosinkinase-Inhibitors Dasatinib auf CLL-Zellen. Der Inhibitor befand sich bereits in klinischer Anwendung zur Behandlung Imatinib-resistenter Bcr-Abl-positiver Leukämien. Die Src Kinase Lyn, deren Menge und Aktivität in CLL-Zellen erhöht ist, stellte einen möglichen Angriffspunkt für den Inhibitor in CLL-Zellen dar. Im Rahmen unserer Untersuchungen an frisch isolierten CLL-Zellen konnten wir zeigen, dass der Src/Abl-Inhibitor Dasatinib effizient die Apoptose der Leukämiezellen induziert (Veldurthy et al., Blood 2008). Dasatinib setzte die globale Tyrosinphosphorylierung in geringerer Konzentration stärker herab als andere getestete ATP-kompetitive Tyrosinkinase-Inhibitoren und erzielte eine deutliche Hemmung der Src-Kinasen und der nachgeschalteten Akt- und Erk-Signalwege. Die Wirkung des Dasatinib war bei Patienten mit unmutierten IgVH-Genen und hoher ZAP70-Expression deutlich stärker ausgeprägt als in den Vergleichsgruppen. Damit gelang der Nachweis, dass Tyrosinkinase-Inhibitoren wie Dasatinib in der Behandlung der CLL wirksam sein können, insbesondere für die prognostische Untergruppe mit aggressiver Verlaufsform.
Um die Wirkung therapeutischer Antikörper gegen CLL-Zellen vergleichen zu können, erweiterten wir die für die Testung niedermolekularer Wirkstoffe eingesetzten Nachweismethoden um Verfahren, mit denen auch die durch Effektorzellen und das Komplementsystem vermittelte Antikörper-Wirkung auf CLL-Zellen erfasst werden kann. Außerdem versuchen wir die Lebensfähigkeit von Labor-Kulturen von CLL-Zellen zu erhöhen und sie für die Wirkstoff-Testung unter möglichst lebensnahen Bedingungen zu halten, indem wir Reize aus deren natürlicher Umgebung in Blut, Lymphknoten oder Knochenmark in den Kulturen nachahmen.
Zum besseren Verständnis der Inhibitoren der Signaltransduktion zu Grunde liegenden Mechanismen verwenden wir gezielt an ihrer Inhibitor-Bindetasche veränderte, Inhibitor-resistente Kinase-Mutanten als chemico-genetische Werkzeuge. Solche Mutanten einzelner Kinasen heben Inhibitor-Effekte in einem Ausmaß auf, das der Target-Selektivität der verwendeten Inhibitoren entspricht und die funktionelle Beteiligung der jeweiligen Kinase im untersuchten zellulären Zusammenhang widerspiegelt.