Identifikation geeigneter Zielstrukturen zur Entwicklung einer zielgerichteten Systemtherapie der Endometriose

Zusammenfassung

Fragestellung: Bei der Endometriose handelt es sich um eine benigne hormonabhängige Erkrankung der Frau im reproduktionsfähigen Alter. Ziel einer operativen Therapie ist die chirurgische Entfernung der Endometrioseherde. Medikamentöse Therapieansätze zielen ab auf eine Suppression des Östrogens auf ein postmenopausales Hormonniveau, was durch den Einsatz von Gonadotropin-Releasing-Hormon-(GnRH-)Analoga erreicht werden kann. Der therapeutische Nutzen einer systemischen Endometriosetherapie ist jedoch limitiert und mit signifikanten Nebenwirkungen vergesellschaftet. Aus diesem Grund besteht ein großer Bedarf an der Entwicklung einer spezifischen und zielgerichteten Therapie der Endometriose. Ziel dieser Untersuchung war die Identifikation geeigneter Zielstrukturen. Material und Methodik: Vergleichende Untersuchungen der Expression von VEGF, Midkine, Angiopoietin-2 und Heparanase erfolgten in Endometriose-Stroma und ‐drüsenzellen, eutopem Endometrium und makroskopisch unauffälligen Peritonealgewebeproben mittels immunhistochemischer Untersuchungen und RT‐PCR. Anschließend wurde die Expressionsstärke von VEGF und Heparanase in oberflächlichen peritonealen Endometrioseherden und tief infiltrierenden Endometrioseknoten immunhistochemisch untersucht. Zur Untersuchung des therapeutischen Einsatzes wurde ein VEGF-gesteuertes rekombinantes Adenovirus (AdVEGFE1) als Vektor eingesetzt. Untersucht wurden die spezifische Induktion von Apoptose in vitro sowie die Biodistribution in einem Mausmodell. Ergebnisse: VEGF und Heparanase werden in Endometriosezellen signifikant stärker exprimiert als in eutopem Endometrium oder makroskopisch unauffälligen Peritonealgewebeproben. Weiterhin zeigen die korrespondierenden Promotoren beider Gene eine starke Expression in peritonealen Endometrioseherden. Eine Korrelation der Expressionsstärke mit dem Schweregrad der Erkrankung ließ sich jedoch nur für VEGF nachweisen. In Untersuchungen zur therapeutischen Anwendung eines VEGF-gesteuerten adenoviralen Vektors zeigt AdVEGFE1 in vitro eine Induktion von Apoptose in aufgereinigten kultivierten Endometriosezellen von Patientinnen. Das rekombinante konditional replizierende Adenovirus Ad5VEGFE1 zeigt eine effiziente Apoptoseinduktion in vitro und im Biodistribution-Mausmodell eine nur schwache Infektion des eutopen Endometriums und der Leber. Schlussfolgerung: VEGF ist eine geeignete Zielstruktur zur Entwicklung einer zielgerichteten Therapie der Endometriose.

Endometriose - VEGF - zielgerichtete Therapie - Gentherapie

Literatur

• 1 Koninckx P R, Meuleman C, Demeyere S et al. Suggestive evidence that pelvic endometriosis is a progressive disease, whereas deeply infiltrating endometriosis is associated with pelvic pain.  Fertil Steril. 1991;  55 759-765
• 2 Kunz G, Kallat-Sabri S. Treatment of women with endometriosis and subfertility: Results from a meta-analysis.  Geburtsh Frauenheilk. 2008;  8 236-243
• 3 Ramon L, Gilabert-Estelles J, Castello R et al. mRNA analysis of several components of the plasminogen activator and matrix metalloproteinase systems in endometriosis using a real-time quantitative RT-PCR assay.  Hum Reprod. 2005;  20 272-278
• 4 Hughes E, Brown J, Collins J J et al. Ovulation suppression for endometriosis.  Cochrane Database Syst Rev. 2007;  (3) CD000155
• 5 Khuri F R, Nemunaitis J, Ganly I et al. A controlled trial of intratumoral ONYX-015, a selectively-replicating adenovirus, in combination with cisplatin and 5-fluorouracil in patients with recurrent head and neck cancer.  Nat Med. 2000;  6 879-885
• 6 Nemunaitis J, Khuri F, Ganly I et al. Phase II trial of intratumoral administration of ONYX-015, a replication-selective adenovirus, in patients with refractory head and neck cancer.  J Clin Oncol. 2001;  19 289-298
• 7 Sandmair A M, Loimas S, Puranen P et al. Thymidine kinase gene therapy for human malignant glioma, using replication-deficient retroviruses or adenoviruses.  Hum Gene Ther. 2000;  11 2197-2205
• 8 Rein D T, Breidenbach M, Curiel D T. Current developments in adenovirus-based cancer gene therapy.  Future Oncol. 2006;  2 137-143
• 9 Raki M, Rein D T, Kanerva A et al. Gene transfer approaches for gynecological diseases.  Mol Ther. 2006;  14 154-163
• 10 Rein D T, Breidenbach M, Hampl M et al. Gene therapy for gynaecologic malignancies.  Geburtsh Frauenheilk. 2008;  68 181-186
• 11 Bauerschmitz G J, Breidenbach M, Dall P et al. Multiple modified, oncolytic adenoviruses for preclinical treatment of ovarian cancer cells.  Geburtsh Frauenheilk. 2007;  67 1102-1108
• 12 Huard J, Lochmuller H, Acsadi G et al. The route of administration is a major determinant of the transduction efficiency of rat tissues by adenoviral recombinants.  Gene Ther. 1995;  2 107-115
• 13 Machado D E, Berardo P T, Palmero C Y et al. Higher expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) and its receptor VEGFR-2 (Flk-1) and metalloproteinase-9 (MMP-9) in a rat model of peritoneal endometriosis is similar to cancer diseases.  J Exp Clin Cancer Res. 2010;  29 4
• 14 Rein D T, Schmidt T, Bauerschmitz G et al. Treatment of endometriosis with a VEGF-targeted conditionally replicative adenovirus.  Fertil Steril. 2009;  93 2687-2694
• 15 Hirota Y, Osuga Y, Koga K et al. Possible implication of midkine in the development of endometriosis.  Hum Reprod. 2005;  20 1084-1089
• 16 Othman E E, Zhu Z B, Curiel D T et al. Toward gene therapy of endometriosis: transductional and transcriptional targeting of adenoviral vectors to endometriosis cells.  Am J Obstet Gynecol. 2008;  199 117e111-117e116
• 17 Ryan I P, Schriock E D, Taylor R N. Isolation, characterization, and comparison of human endometrial and endometriosis cells in vitro.  J Clin Endocrinol Metab. 1994;  78 642-649
• 18 Takayama K, Reynolds P N, Adachi Y et al. Vascular endothelial growth factor promoter-based conditionally replicative adenoviruses for pan-carcinoma application.  Cancer Gene Ther. 2007;  14 105-116
• 19 Pelch K E, Schroder A L, Kimball P A et al. Aberrant gene expression profile in a mouse model of endometriosis mirrors that observed in women.  Fertil Steril. 2010;  15 1615-1627
• 20 Bondza P K, Maheux R, Akoum A. Insights into endometriosis-associated endometrial dysfunctions: a review.  Front Biosci (Elite Ed). 2009;  1 415-428
• 21 Paupoo A A, Zhu Z B, Wang M et al. A conditionally replicative adenovirus, CRAd-S-pK7, can target endometriosis with a cell-killing effect.  Hum Reprod. 2010;  25 2068-2083
• 22 Goteri G, Lucarini G, Filosa A et al. Immunohistochemical analysis of vascular endothelial growth factor cellular expression in ovarian endometriomata.  Fertil Steril. 2004;  81 1528-1533
• 23 Machado D E, Abrao M S, Berardo P T et al. Vascular density and distribution of vascular endothelial growth factor (VEGF) and its receptor VEGFR-2 (Flk-1) are significantly higher in patients with deeply infiltrating endometriosis affecting the rectum.  Fertil Steril. 2008;  90 148-155
• 24 Xu X, Ding J, Ding H et al. Immunohistochemical detection of heparanase-1 expression in eutopic and ectopic endometrium from women with endometriosis.  Fertil Steril. 2007;  88 1304-1310
• 25 Hull M L, Charnock-Jones D S, Chan C L et al. Antiangiogenic agents are effective inhibitors of endometriosis.  J Clin Endocrinol Metab. 2003;  88 2889-2899
• 26 Nap A W, Griffioen A W, Dunselman G A et al. Antiangiogenesis therapy for endometriosis.  J Clin Endocrinol Metab. 2004;  89 1089-1095
• 27 Park A, Chang P, Ferin M et al. Inhibition of endometriosis development in Rhesus monkeys by blocking VEGF receptor: a novel treatment for endometriosis.  Fertility Sterility. 2004;  82 71-75
• 28 Rein D T, Breidenbach M, Kirby T O et al. A fiber-modified, secretory leukoprotease inhibitor promoter-based conditionally replicating adenovirus for treatment of ovarian cancer.  Clin Cancer Res. 2005;  11 1327-1335
• 29 Lieber A, He C Y, Meuse L et al. The role of Kupffer cell activation and viral gene expression in early liver toxicity after infusion of recombinant adenovirus vectors.  J Virol. 1997;  71 8798-8807
• 30 Gyorffy S, Palmer K, Gauldie J. Adenoviral vector expressing murine angiostatin inhibits a model of breast cancer metastatic growth in the lungs of mice.  Am J Pathol. 2001;  159 1137-1147
• 31 Gyorffy S, Palmer K, Podor T J et al. Combined treatment of a murine breast cancer model with type 5 adenovirus vectors expressing murine angiostatin and IL-12: a role for combined anti-angiogenesis and immunotherapy.  J Immunol. 2001;  166 6212-6217
• 32 Dabrosin C, Gyorffy S, Margetts P et al. Therapeutic effect of angiostatin gene transfer in a murine model of endometriosis.  Am J Pathol. 2002;  161 909-918
• 33 Fortin M, Lepine M, Merlen Y et al. Quantitative assessment of human endometriotic tissue maintenance and regression in a noninvasive mouse model of endometriosis.  Mol Ther. 2004;  9 540-547
• 34 Othman E E, Salama S, Ismail N et al. Toward gene therapy of endometriosis: adenovirus-mediated delivery of dominant negative estrogen receptor genes inhibits cell proliferation, reduces cytokine production, and induces apoptosis of endometriotic cells.  Fertil Steril. 2007;  88 462-471
• 35 Kirn D, Martuza R L, Zwiebel J. Replication-selective virotherapy for cancer: Biological principles, risk management and future directions.  Nat Med. 2001;  7 781-787