seRNA based therapy of experimental glioblastoma

Ziel der Studie: (i) Etablierung eines geeigneten Glioblastom (GBM) Modells in der Maus, um die Wirksamkeit der seRNA in vivo zu überprüfen. (ii) Selektive Eliminierung von Tumorzellen, ohne dabei das umgebende gesunde Gewebe zu beeinträchtigen. (iii) Weiterhin sollte die therapeutische Wirksamkeit der seRNA-Behandlung mit Hilfe multimodaler nicht-invasiver Bildgebung mit Magnetresonanztomographie (MRT) und Positronen-Emissions-Tomographie (PET) bewertet werden.

Einleitung: Das Glioblastom (GBM) ist beim Menschen der häufigste bösartige primäre Hirntumor bei Erwachsenen. Während GBM-Zellen über keine charakteristischen Oberflächenmarker verfügen, produzieren sie jedoch intrazelluläres Cytokeratin 13 (CK 13), einen etablierten Tumormarker, der als Zielstruktur für die neu entwickelte selektiv exprimierte RNA (seRNA) dient. Die seRNA ist ein einzelsträngiges RNA-Molekül, welches dazu in der Lage ist, frei wählbare Informationen zu kodieren und aus einer Antisense-Sequenz (AS; hier = CK 13), einem IRES-Blocker (IB), einem RNAse-Inhibitor (RI), Internen Ribosomalen Eintrittsstellen (IRES) und einem Effektorprotein (EP; hier = Caspase) besteht. Die seRNA bindet intrazellulär an CK-synthetisierende Tumorzellen und kann, durch die spezielle Anordnung ihrer molekularen Elemente, in den Zieltumorzellen durch die selektive Synthese von Caspase 3 den programmierten Zelltod einleiten. Gesunde Neuronen exprimieren kein CK und somit hat die seRNA keinen Einfluss auf intaktes neuronales Gewebe. Vorangegangene in vitro Experimente zeigten aussichtsreiche Ergebnisse.

Tiere, Materialien und Methoden: Um das GBM-Mäusemodell zu etablieren, wurde eine stereotaktische Injektion von 200.000 U87-Zellen in das Striatum von männlichen, immundefizienten Mäusen (NMRI-Foxn1nu/nu, n=23) durchgeführt. Vor und nach dem Eingriff wurde eine Schmerzausschaltung gewährleistet. Die Mäuse wiesen eine zuverlässige Tumorentwicklung auf, welche mittels Magnetresonanztomographie (MRT) und histologischen ex vivo Färbungen ausgewertet wurde. Um die therapeutische Wirksamkeit von seRNA in vivo zu bewerten, wurden den an GBM erkrankten Mäusen seRNA-Caspase 3 (n=10) oder, in der Kontrollgruppe, entweder eGFP oder Natriumchlorid (n=10) injiziert. In einer weiteren Versuchsreihe wurden die Tiere zweifach mit seRNA behandelt (n=10). Darüber hinaus wurde ein Testlauf mit PET-Bildgebung durchgeführt (n=12).

Ergebnisse: Eine Einzeldosis mit seRNA-Caspase führte zu signifikant kleineren Tumorgrößen (p = 0,0001, F = 17,45). Die Untersuchung der Entwicklung der einzelnen Tumorgrößen während des Studienzeitraums teilte die Tiere in "Responder" und "Nicht-Responder" ein und zeigte, dass die mit seRNA-Caspase behandelten Mäuse eine statistisch signifikante Verkleinerung der Tumorgrößen zeigten (p = 0,0253). In der darauffolgenden Studie konnte kein positiver Effekt auf das Tumorwachstum durch die doppelte Behandlung mit seRNA nachgewiesen werden. Die 18F-FET-Tracer-Aufnahme in der translationalen PET-Studie war bei allen Tieren gering.

Schlussfolgerung: Die vielversprechenden Ergebnisse der Einzelbehandlung mit seRNA-Caspase zeigen, wie essentiell es ist, weitere Untersuchungen von Therapieansätzen auf dem Gebiet von GBM voranzutreiben, wie es derzeit auf vielen Ebenen in der Krebsforschung auf RNA-Basis geschieht. Die Folgestudien mit doppelter seRNA-Behandlung und translationaler PET-Bildgebung sollten im Hinblick auf die kleinen Gruppengrößen wiederholt werden. Die bivalenten Ergebnisse zeigen nochmals auf, wie elementar weitere Forschung in dem höchst anspruchsvollen Feld des Glioblastoms ist.