Proteine der extrazellulären Matrix vermitteln über Integrin αv eine zelladhäsionsvermittelte Arzneimittelresistenz in Glioblastomzellen

Die Resistenz gegenüber Chemotherapien bei Glioblastomen (GBM) bleibt ein schwer zu überwindendes Hindernis, das zu einer schlechten Prognose für GBM-Patienten führt. Viele frühere Studien konzentrierten sich auf Resistenzmechanismen, die den Krebszellen intrinsisch sind; in jüngerer Zeit wurde festgestellt, dass die die Tumorzellen umgebende Mikroumgebung erhebliche Auswirkungen auf das Ansprechen auf Chemotherapeutika hat. Proteine der extrazellulären Matrix (ECM) können eine zelladhäsionsvermittelte Arzneimittelresistenz (CAMDR) vermitteln. Hier wurde die Expression der ECM-Proteine Laminin, Vitronectin und Fibronectin in klinischen GBM-Tumoren mittels Immunhistochemie untersucht. Anschließend wurden patientenabgeleitete GBM-Zellen, die in Monolayern auf vorbeschichteten Laminin-, Vitronectin- oder Fibronectin-Substraten kultiviert wurden, mit Cilengitide, einem Integrin-Inhibitor, und/oder Carmustine, einem alkylierenden Chemotherapeutikum, behandelt. Zelladhäsion und Viabilität wurden quantifiziert. Die Aktivitäten von Transkriptionsfaktoren (TF) wurden im Zeitverlauf mithilfe eines Biolumineszenz-Assays bestimmt, bei dem GBM-Zellen mit Lentiviren transduziert wurden, die Konsensus-Bindungsstellen für spezifische TFs enthielten, welche an die Expression eines Firefly-Luciferase-Reporters gekoppelt waren. Die p53-vermittelte Apoptose wurde mittels Western Blot und Immunzytofluoreszenz analysiert. Die Integrin-αv-Aktivierung des FAK/Paxillin/AKT-Signalwegs und die Auswirkungen auf die Expression des Proliferationsmarkers Ki67 wurden untersucht. Um die Auswirkungen der Integrin-αv-Aktivierung der AKT- und ERK-Signalwege, die bei GBM typischerweise dereguliert sind, sowie die Expression des epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptors (EGFR), der in vielen GBM-Tumoren amplifiziert und/oder mutiert ist, zu beurteilen, wurde ein shRNA-Knockdown eingesetzt. Laminin, Vitronectin und Fibronectin lagen in klinischen GBM-Tumoren reichlich vor und förderten die CAMDR in GBM-Zellen, die auf vorbeschichteten Substraten kultiviert wurden. Eine Behandlung mit Cilengitide induzierte eine Zellablösung, die bei auf Vitronectin kultivierten Zellen am stärksten ausgeprägt war. Die Cilengitide-Behandlung erhöhte die Zytotoxizität von Carmustine und kehrte die CAMDR um. Die ECM-Adhäsion steigerte die Aktivität von NFκB und verringerte diejenige von p53, was zu einer Unterdrückung der p53-vermittelten Apoptose und einer Hochregulierung des Multidrug-Resistance-Gens 1 (MDR1; auch bekannt als ABCB1 oder P-Glykoprotein) führte. Die Expression von Ki67 korrelierte mit der Aktivierung des Integrin-αv-vermittelten FAK/Paxillin/AKT-Signalwegs. Die EGFR-Expression stieg bei GBM-Zellen mit Integrin-αv-Knockdown an und könnte einen kompensatorischen Überlebensmechanismus darstellen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ECM-Proteine in GBM-Zellen über Integrin αv eine CAMDR vermitteln.