Bedeutung von DNA Reparatur- und Stammzelleigenschaften für die Strahlensensitivierung bei Inhibition von CHK1-, RAD51- und PARP1 im TNBC

Wichtige zelluläre Charakteristika des triele-negativen Mammakarzioms (TNBC) sind ein basal-artiger, mesenchymaler Phänotyp und häufig ein Defekt im DNA Reparaturweg Homologe Rekombination (HR). Unklar ist, welche TNBCs einen HR-Defekt aufweisen und sich für neue Therapieansätze, insbesondere in Kombination mit Bestrahlung eignen. Wir konnten mithilfe von RAD51-, CHK1- und PARP1-Inhibitoren kombiniert mit Bestrahlung klinisch relevante Therapieansätze basierend auf einer fehlerhaften HR in Zellen mit einem mesenchymalen Subtyp weiterentwickeln.

Alle Experimente wurden in der TNBC Zelllinie MDA-231 WT, ihren speziell Hirn- und Knochenmetastasen bildenden Sublinien, sowie in der luminalen MCF7 Linie durchgeführt. Expressionsmuster von HR- und Stammzellproteinen wurden im Western-Blot nachgewiesen, HR-Funktionalität via RAD51 Foci, MMC-Sensitivität und Plasmid-Reporterassay, DNA Replikation mittels DNA-Fiberassay, Migration mit dem Migrationstest und zelluläres Überleben nach Bestrahlung in Kombination mit entsprechenden Inhibitoren analysiert.

Es wurden deutliche Unterschiede in der Expression von DNA Reparaturproteinen beobachtet, mit einem erhöhten Level von CHK1, MRE11 und ATM in den Sublinien im Vergleich zu WT und MCF7. Diese erhöhte Expression korrelierte mit einem für Stammzellen typischen Expressionsmuster, einer erhöhten Migrationsfähigkeit, HR-Kapazität und Resistenz nach MMC-Behandlung und deutlich geringerer DNA-Schädigung. Nach der Bestrahlung zeigte sich jedoch keine erhöhte Resistenz. Dies bedeutet, dass nicht DNA Reparatur, sondern die Koordination in der S-Phase von Bedeutung ist. Bestätigt wird diese Hypothese durch die erfolgreiche Strahlensensitivierung nach CHK1-Inhbition in diesen Zelllinien.

Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass DNA-Reparaturmechanismen beim mesenchymalen Subtyp des TNBC hinsichtlich der Bestrahlungstherapieresistenz ursächlich zusammen hängen und das Potential für neue Therapieansätze aufzeigen.