Elimination Therapies Targeting Cancer Stemness-Related Pathways
PI3K/Akt signaling. Eine Kaskade, die bei zahlreichen soliden Krebsarten hochreguliert ist und möglicherweise zur Tumorentstehung beiträgt (und somit ein attraktives Ziel für Krebstherapeutika darstellt), ist der mitogene Phosphatidylinositolkinase-3 (PI3K)/Akt-Signalweg . Die Aktivierung des PI3K/AKT-Signalwegs kann die Expression von EMT-Induktoren wie EZH2, BMI-1, SNAIL und SLUG hochregulieren und so EMT- und CSC-Merkmale bei menschlichem (Endometrium-)Krebs fördern. Der PI3K/AKT-Signalweg-Inhibitor LY294002 reduzierte die Expression von Stammzellengenen in OC-Sphäroiden.
Zwei potenzielle Akt-Signalweg-Inhibitoren, Daidzein-Daunomycin und N-t-Boc-Daidzein, wurden von dem vielversprechenden krebsvorbeugenden Phytoöstrogen Daidzein abgeleitet. Es wurde berichtet, dass Daidzein-Daunomycin das therapeutische Ansprechen in einem OC-Tiermodell verbessert, während N-t-Boc-Daidzein die Zahl der aus dem Aszites von Patienten isolierten OCSCs verringern konnte. Es wurde auch festgestellt, dass N-t-Boc-Daidzein die Apoptose von aus Aszites stammenden reifen primären OC-Zelllinien dosis- und zeitabhängig auslöst, was zum Teil auf den Abbau von Akt zurückzuführen ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Akt-Inhibitoren wirksam gegen CD133+-Zellen in anderen Krebsarten, einschließlich Leberzellkrebs, vorgehen. In einer beeindruckenden aktuellen Studie zu Brustkrebs konnte gezeigt werden, dass ein Antagonist des IL-8-Rezeptors CXCR1 die Anzahl der ALDH+ (siehe Abschnitt „Isolierung von Eierstockkrebs-Stammzellen aus primären Eierstocktumoren“) Brust-CSCs reduziert, gefolgt von einer massiven Apoptose des verbleibenden Großteils des Tumors; dieser Antagonist hemmt nachweislich die Focal Adhesion Kinase (FAK)-Signalübertragung durch Akt . Zusammengenommen deuten diese Berichte stark auf eine Beteiligung der PI3K/Akt-Kaskade an der Aufrechterhaltung und Selbsterneuerung von CSCs hin.
Ephrin/Eph-Signalübertragung. Ephrin-Rezeptoren (Eph) sind die größte Familie von Rezeptortyrosinkinasen, die 14 Rezeptoren umfasst. Die Aktivierung von Eph durch Interaktion mit Zelloberflächenliganden, den Ephrinen, in den benachbarten Zellen induziert bidirektionale Signale, die sowohl rezeptor- als auch ephrinexprimierende Zellen betreffen. Es ist bekannt, dass das Eph/Ephrin-System Signalwege reguliert, die Entscheidungen über das Zellschicksal während der Embryogenese und der Homöostase erwachsener Gewebe beeinflussen. Die abnorme Expression von Eph-Rezeptoren und Ephrin-Liganden wurde bei vielen Krebsarten beim Menschen, einschließlich Brust- und Eierstockkrebs, beobachtet. Darüber hinaus spielen Eph/Ephrin-Moleküle auch eine Rolle bei der Regulierung der Selbsterneuerung und Tumorigenität von CSCs, so dass ein gezielter Einsatz von Eph und Ephrinen vielversprechend sein könnte, um die CSC-Population bei Krebserkrankungen zu bekämpfen. In präklinischen und klinischen Untersuchungen wurden verschiedene Arten von Ephrin/Eph-Signalinhibitoren untersucht, darunter synthetische Peptide, die die Eph/Ephrin-Interaktion hemmen, Eph- und Ephrin-Exodomain-Fusionsproteine, die die Aktivität und Funktion von Eph und Ephrin modulieren, niedermolekulare Tyrosinkinase-Inhibitoren und mAbs, die auf Ephs abzielen. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass EFNA4 eine Rolle bei der Regulierung des Zellschicksals von Brustepithelzellen spielt. Eine Überexpression von EFNA4 wurde in der CSC-Population von dreifach negativem Brustkrebs (TNBC) und OC beobachtet, was darauf hindeutet, dass EFNA4 ein therapeutisches Ziel für CSCs ist. Ein neues Medikament, Anti-EFNA4-Antikörper-Wirkstoff-Konjugate (PF-06647263), hat in präklinischen Studien eine antitumorale Wirkung gezeigt und wird derzeit in einer klinischen Phase-1-Studie untersucht. Dieses Medikament war auch in der Lage, die CSC-Häufigkeit zu reduzieren und nachhaltige Tumorregressionen in OC-PDX-Tumormodellen zu bewirken. Zusammengenommen unterstützen diese Ergebnisse nachdrücklich die Rolle der Ephrin/Eph-Signalübertragung bei der Aufrechterhaltung von OCSCs und lassen auf ein neues therapeutisches Ziel für CSCs schließen.
Sonic Hedgehog Pathway. Eine weitere Signalkaskade, die bei der Krebsstammzellenbildung eine Rolle spielt, ist der mit der Embryogenese verbundene Sonic Hedgehog (SHH)-Signalweg. Die SHH-Signalübertragung, die durch die Bindung von SHH an seinen Rezeptor Patched-1 ausgelöst wird, ist ein entscheidender Vermittler des Zellschicksals während der frühen Säugetierentwicklung. Es wurde jedoch angenommen, dass eine Deregulierung von SHH zur Selbsterneuerung von Krebszellen beiträgt und daher ein attraktives Ziel für die Krebstherapie darstellt. Zur Unterstützung eines solchen Ansatzes wurde gezeigt, dass Cyclopamin, ein natürlich vorkommendes Alkaloid, das sich auch als spezifischer SHH-Signalweg-Inhibitor erwiesen hat, die Proliferation und das klonogene Wachstum von Ovarialtumorzellen in vitro stark hemmt und gleichzeitig das Wachstum von Ovarialtumoren in vivo stoppt. In einer anderen Studie wurde jedoch nur eine minimale SHH-Signalisierung in Ovarialkarzinomen nachgewiesen, so dass die spezifische Rolle dieses Signalwegs in Ovarialkarzinomen weitgehend ungeklärt ist.
Notch. Der Notch-Signalweg ist eine Zell-Zell-Kontakt-Signalkaskade, die eng mit der normalen Entwicklung und der Gewebeerneuerung verbunden ist. Die Signaltransduktion erfolgt, wenn ein Oberflächen-Notch-Ligand auf einer Zelle seinen Rezeptor auf einer benachbarten Zelle aktiviert, was zur Spaltung der intrazellulären Notch-Domäne (NICD) führt. Die NICD wandert dann aus dem Zytoplasma in den Zellkern und führt über ihre Interaktion mit dem Transkriptionsfaktor C-Element-Binding Factor (CBF) zur Transaktivierung von Genen. Eine Dysregulation von Notch wurde jedoch auch mit der Aufrechterhaltung des CSC-Phänotyps in Verbindung gebracht, und eine Reihe spezifischer Notch-Inhibitoren befindet sich derzeit in verschiedenen Phasen der Entwicklung. Bei OC sind verschiedene Mitglieder des Notch-Signalwegs in Tumoren überexprimiert, nicht aber in Adenomen. Dementsprechend wurde eine signifikante Notch-Signalisierung auch in drei OC-Zelllinien und in 76 % der Tumoren von OC-Patienten festgestellt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Notch1 in OCSC-Kandidaten überexprimiert ist, verglichen mit der Hauptpopulation von Tumorzellen oder OCSCs, die unter Differenzierungsbedingungen platziert wurden. Zusammengenommen deuten diese (und andere) Berichte stark darauf hin, dass Notch an der Tumorentstehung in den Eierstöcken und der Aufrechterhaltung von OCSCs beteiligt ist, was dieses Signal zu einem attraktiven therapeutischen Ziel macht.
Wingless (Wnt)-Signalübertragung. Der Wnt-Signalweg ist für die embryonale Morphogenese und die Spezifizierung der Körperachsen sowie für die Gewebehomöostase wesentlich, da er die Selbsterneuerung normaler Stammzellen reguliert. Die Signalausbreitung erfolgt nach der Bindung des Wnt-Liganden an seinen Rezeptor, Frizzled, und führt zu einer Kaskade, die zur nukleären Translokation von β-Catenin führt, das nach Bindung an seinen transaktivierenden Cofaktor TCF eine Reihe von Protoonkogenen (einschließlich MYC) induziert. Ähnlich wie bei anderen embryonalen Signalwegen wird die Dysregulation von Wnt daher auch mit der Karzinogenese und der Tumorprogression in Verbindung gebracht. In einer OC-Studie wiesen Rask et al. eine erhöhte Expression von Komponenten des Wnt-Signalwegs in malignen OC-Tumoren im Vergleich zu normalem Ovarialgewebe nach. Im Hinblick auf die gezielte Beeinflussung des Wnt-Signalwegs als wirksame Krebstherapie wurden in einem Hochdurchsatz-Screening (basierend auf der Struktur des β-Catenin/TCF-Komplexes) zwei kleine Moleküle, ZTM000990 und PKF118-310, identifiziert, die auf die kanonische Wnt-Signalkaskade wirken. Darüber hinaus erwiesen sich monoklonale Anti-Wnt1- und Anti-Wnt2-Antikörper als wirksame Auslöser der Apoptose in Mesotheliom- und Melanomzellen. Bei weiterer pharmakologischer Optimierung könnten diese kleinen Moleküle oder Antikörper, die auf den Wnt-Signalweg abzielen, wirksame OC-Therapeutika darstellen.
ALDH-Isoenzyme. Die enzymatische Aktivität von ALDH spielt eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der für CSCs charakteristischen Stammzelleneigenschaft, die sowohl auf Transkriptions- als auch auf Posttranslationsebene reguliert werden könnte. In Brustkrebszellen wird die Aktivität von ALDH1A1 durch Acetylierung von Lysin 353 gehemmt, was durch die Acetyltransferase P300/CBP-assoziierter Faktor und die Deacetylase Sirtuin 2 (SIRT2) reguliert wird. Die Acetylierung von ALDH1A1 hemmte sowohl die Stammzellpopulation als auch die Selbsterneuerungseigenschaften bei Brustkrebs. Es gibt Hinweise darauf, dass die NOTCH-Signalgebung eine Rolle bei der Aktivierung der ALDH1A1-Aktivität durch die Induktion von SIRT2 zur Förderung von Brust-CSCs spielt, was darauf hindeutet, dass die CSC-Population durch die posttranslationale Regulierung der ALDH-Enzymaktivität gehemmt werden kann. Die Aktivität von ALDH könnte jedoch auch auf der Transkriptionsebene moduliert werden. Es wurde nachgewiesen, dass β-Catenin eine Rolle bei der direkten Regulierung der ALDH1A1-Expression bei der Aufrechterhaltung von OC-Sphäroiden spielt, eine Eigenschaft, die mit der Selbsterneuerungsfähigkeit von stammähnlichen Zellen in Verbindung gebracht wird. Dieser Befund deutet auf einen neuen Ansatz zur gezielten Bekämpfung der OCSC-Population durch Hemmung der ALDH1A1-Expression hin. Darüber hinaus werden derzeit Medikamente entwickelt, die die ALDH-Enzymaktivität direkt hemmen, darunter Disulfiram und Aldi, die synergistische Effekte auf die Zytotoxizität bei verschiedenen Krebsarten zeigten. Disulfiram, ein Inhibitor von ALDH1 und ALDH2, hat kürzlich gezeigt, dass es Crizotinib-resistente Krebszellen eliminiert, indem es den Schutz von ALDH1 vor reaktiven Sauerstoffspezies verringert. Andere spezifischere ALDH1A1-Inhibitoren wurden entdeckt und werden derzeit entwickelt. So wurde beispielsweise gezeigt, dass A37, ein selektiver ALDH1A1-Inhibitor, das Wachstum von OC-Sphäroiden blockiert und die mit Stammzellen verbundene β-Catenin-Transkriptionsaktivität hemmt.