Analysis of a capsid-modified and conditionally replicating, oncolytic adenoviral vector as a novel treatment for human glioblastoma multiforme.

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive brain tumor, and patients rarely survive for more than 2 years. Gene therapy may offer new treatment options and improve the prognosis for patients with GBM. Adenovirus-mediated gene therapy strategies for brain tumors have been limited by ineffic...

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Main Author: Wohlfahrt, Martin E.
Contributors: Lingelbach, Klaus (Prof.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2010
Biologie
Subjects:
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Table of Contents: Trotz einer Vielzahl von Behandlungsstrategien wie Chirurgie, Bestrahlungs- und Chemotherapie ist die Prognose fuer Patienten mit Glioblastoma multiforme (GBM) derzeit sehr schlecht. Daher sind neue, verbesserte Behandlungsansätze dringend notwendig. Hierzu wurde in dieser Arbeit ein neu entwickelter, chimärer adenoviraler Vektor für die Behandlung von GBM getested. Der Vektor kombiniert verschiedene Aspekte, die die Behandlungsaussichten von malignen Erkrankungen mit Hilfe von viraler Therapie verbessern könnten. Hierzu zählt der Austausch der Wildtyp-Serotyp 5 (Ad5) Fiberproteine mit denen vom Serotyp 35 (Ad35). Ad35 Fiberproteine binden an humanen CD46 als Ligand, während Wildtyp Ad5 am Rezeptor CAR bindet. Der Rezeptor CAR ist auf Krebszellen meist unterrepresentiert. Zusätzlich hat der Vektor die Fähigkeit sich spezifisch in Tumorzellen zu replizieren. Dies geschieht durch die Deletion aller E1A und E1B Gene in Kombination mit dem Einsatz einer Expressionskassette, die nach tumorspezifischer homologer Rekombination aktiviert wird und die Transgene AdE1A und „TNF-related apoptosis inducing ligand“ (TRAIL) exprimiert. AdE1A ermöglicht effiziente intratumorale Produktion von neuen viralen Partikeln, während TRAIL die Fähigkeit besitzt, in Krebszellen Apoptose auszulösen. Zunächst haben wir die Oberflächenexpression von CD46 in den humanen GBM Zelllinien SF767, T98G und U-87 MG nachgewiesen, gefolgt vom Nachweis effizienter in vitro Infektion der Zellen mit dem Vektor Ad5.35.IR-E1A/TRAIL. Der Vektor löste stärkeres Zellsterben in allen Zellinien im Vergleich zum Wildtyp oder Ad5.35.IR-E1A ohne TRAIL aus. Analyse mittels TUNEL-Test verifizierte, dass Apoptose-Vermittlung tatsächlich der Auslöser der beobachteten Abtötung der Krebszellen ist. Untersuchung der onkolytischen Fähigkeiten von Ad5.35.IR-E1A/TRAIL in vivo mit Hilfe eines GBM Xenograft-Modells in NOD/SCID Mäusen zeigte signifikante Inhibition des Tumorwachstums. Detektion von adenoviralen Protein mit einem Antikörper, welcher gegen das Kapsidprotein gerichtet ist, zeigte effiziente virale Ausbreitung im Tumorgewebe. Bereiche in denen virale Kapside nachgewiesen werden konnten wurden ebenfalls mittels TUNEL-Färbung positiv auf Apoptose getestet. Dies legt Nahe, dass das Virus in der Lage ist, sich in vivo nach Applikation im Gewebe auszubreiten und Apoptose auszulösen. Intratumorale Injektion führte zu signifikanter Verminderung des soliden Tumorgewebes. Allerdings war dieser Effekt nur über einen kurzen Zeitraum zu beobachten. Es besteht die Möglichkeit das dies an einer behindertern intratumoralen Ausbreitung von neugebildeten viralen Partikeln liegt. Unsere Studie demonstriert, dass die Verwendung des viralen Vektors Ad5.35.IR-E1A/TRAIL eine neue onkolytische Behandlungsstrategie für humane GBM Tumore eröffnet. Des weitern schlagen wir Vektor-Modifikationen vor, die nötig sind um eine potentielle Therapie effektiver zu gestalten.