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Bibliographic Metadata

Title
Pre-clinical investigations of novel platinum- and gallium-based anticancer drugs / submitted by Ute Jungwirth
AuthorJungwirth, Ute
CensorBerger, Walter
Published2012
Description221 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2012
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Platin/ Oxaliplatin/ Gallium/ Antikrebsmedikament/ Apoptosis/ Krebs/ KP46/ programmierter Zelltod/ Resistenz
Keywords (EN)platinum/ oxaliplatin/ gallium/ anticancer drug/ apoptosis/ cancer/ KP46/ programmed cell death/ resistance
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-14693 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Pre-clinical investigations of novel platinum- and gallium-based anticancer drugs [12.4 mb]
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Abstract (German)

Cisplatin wird heute routinemäßig in der Krebstherapie angewandt. Große Probleme stellen aber sowohl intrinsische und erworbene Resistenzen gegenüber dem Chemotherapeutikum als auch starke Nebenwirkungen dar. Um diese Limitierungen zu verringern, wurden viele neue Substanzen synthetisiert. In dieser Arbeit untersuchten wir die krebshemmende Wirkung von zwei neuen Oxaliplatin-Analoga, namens KP1537 und KP1691, und die der gallium-haltige Verbindung KP46. Das Ziel der Studie war die Erforschung der krebshemmenden Aktivität zu Grunde liegenden zellulären und molekularen Mechanismen. Darüber hinaus sollte der Einfluss und die Entwicklung von Resistenzmechanismen untersucht werden. Im ersten Teil der Dissertation wurde gezeigt, das KP1537 und KP1691 verbesserte krebshemmende Charakteristika, im Vergleich zur klinisch angewandten Ausgangssubstanz Oxaliplatin, aufweisen. Die Aktivität der neuen Platin-Komplexe wird weniger durch den p53 Status der Tumorzellen und immunogenen Zelltod beeinflusst. Unter anderem wiesen die Substanzen in vivo ein größeres therapeutisches Fenster auf und führten zu verminderten Nebenwirkungen, wie Gewichtsverlust und Hypersensitivität gegenüber Kälte. Es konnte gezeigt werden, dass KP1537 besser als Oxaliplatin gegen ein in vivo Leukämie-Maus Modell wirkte. Die Stereoisomerie der substituierten Methylgruppen hatte einen komplexen Einfluss auf die intrazelluläre Akkumulation. Bei der Untersuchung der Resistenzprofile zeigte sich, dass die Zellen unterschiedliche Mechanismen entwickelt haben um der toxischen Wirkung der Substanzen zu entgehen. Es konnte gezeigt werden, dass die An- und Abwesenheit von p53 einen Einfluss darauf hatte, ob eine Resistenz vorwiegend auf genomischen oder epigenetischen Veränderungen basiert. ^Beispiel für genomische Veränderungen waren eine Deletion von DEPDC-1B im p53/ko oxR3 Resistenzmodell und eine Amplifikation in Notch1 in der p53/ko oxR2 Zelllinie. Im zweiten Themenschwerpunkt der Arbeit wurde die krebshemmende Wirkung von KP46 untersucht. Einerseits konnte die in vitro Aktivität in einem in vivo Tumormodell bestätigt werden. Andererseits konnte bei den Untersuchungen ein neuer Wirkmechanismus von KP46 aufgeklärt werden. KP46 führte innerhalb weniger Stunden zu einem Abbau der Adhäsionskomplexe und einem schnellen Abrunden der Zellen. Während dieses Prozesses kam es, unter Beteiligung von Calpain, zur Aktivierung von pro-apoptotischen Bax und Zelltod. Ein spezifischer Calpain-Inhibitor konnte die Wirkung von KP46 hemmen. Zusammenfassend zeigen unsere Untersuchungen der Oxaliplatin-Analoga und von KP46 mehrere Aspekte auf, die eine weitere (prä-)klinische Untersuchungen und Entwicklung empfehlen.

Abstract (English)

Cisplatin-based combination chemotherapies are used in the daily clinical routine against a variety of tumours. However, intrinsic and acquired resistance, as well as adverse effects limit their application. To avoid these problems several novel metal-based anticancer drugs have been investigated. In this study we focused on KP1537 and KP1691, two novel analogues of the approved drug oxaliplatin, and on KP46, a novel gallium complex. Aim of the study was to determine the in vitro and in vivo anticancer properties and the underlying molecular mechanisms with respect to the structure-activity-relationship in case of the oxaliplatin analogues. Moreover, we were interested in how far drug-resistance mechanisms may limit their application in the clinics. In the first part of the thesis it could be shown that KP1537 and KP1691 displayed, beside several comparable activities with its parental compound, improved anticancer characteristics. The analogues were less vulnerable to resistance mechanisms including p53 mutations, less dependent on immunogenic cell death, and displayed a broader therapeutic window with significant reduced adverse effects, such as weight loss and cold hyperalgesia. Beside this, KP1537 was more active against a leukaemia xenograft mouse model than oxaliplatin. Furthermore, drug accumulation was distinctly influenced by the substitution and stereoisomerism of the methyl group. Studies on the resistance profile of the platinum drugs revealed that different mechanisms were developed to cope with the platinum drugs. Apart from an impact of p53 on the level of genomic or epigenetic changes, a deletion in DEPDC-1B in the p53/ko oxR3 and an amplicon in Notch1 in the p53/ko oxR2 cell models were found. Both were confirmed by further molecular studies. With regard to KP46, in vivo anticancer activity against a solid tumour model could be proven. Furthermore, the study elucidated a novel mechanism contributing to the anticancer activity of KP46. The gallium complex induced disassembly of adhesion complexes, rapid cell rounding, de-attachment and an activation of Bax and cell death, by a mechanism involving calpain. Consequently, co-incubation with a calpain inhibitor could reverse the anticancer activity of KP46. Summarizing, this study demonstrated that the investigated substances harbour characteristics which qualify them for further (pre-) clinical development.

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