Die Inhibition von GSK-3 löst Apoptose in Tumorzellen aus und hemmt das Tumorwachstum im Tiermodell

Die Glykogen Synthase Kinase-3 (GSK-3) ist eine Serin/Threonin Kinase die eine zentrale Rolle in vielen Signalwegen (Insulinsynthese, Wnt-Signalweg u.s.w.) spielt. In meiner Arbeit konnte ich zeigen, dass die Inhibition von GSK-3, Apoptose in p53-positiven und -negativen Tumorzellen induzierte. Die Inaktivierung von GSK-3 führt unter anderem zur Stabilisierung des p53-Proteins, das als Transkriptionsfaktor für anti-proliferative und pro-apoptotische Gene einen wesentlichen Einfluss auf die Zellproliferation ausübt.
In proliferierenden Zellen ist die p53-Proteinmenge niedrig und das Protein inaktiv. Wird die Menge des p53-Proteins erhöht, indem zum Beispiel sein Abbau verhindert wird, so werden die p53-abhängigen Zielgene transkribiert und Zellzyklusarrest oder Apoptose ausgelöst.
Da die Inaktivierung von GSK-3 in vorausgehenden Experimenten zur Mengenzunahme von transkriptionell aktivem p53 führte, lag die Hypothese nahe, dass die Inhibition von GSK-3 die Zellproliferation inhibieren könnte.
Die Behandlung unterschiedlicher p53-positiver und -negativer Zelllinien mit den gängigen GSK-3-Inhibitoren Lithiumchlorid oder Alsterpaullon hat eine entscheidende Wirkung auf die Zellproliferation, da sie den programmierten Zelltod in Tumorzellen einleiten. ... mehr
In Anwesenheit von LiCl zeigten die Zellen die typischen Apoptosemerkmale wie Caspase-3-Aktivierung, PARP-Spaltung und DNS-Fragmentierung. Eine eindeutige p53-Abhängigkeit konnte ich in meinen Experimenten nicht feststellen, obwohl die
Caspase-3 -, PARP-Aktivierung und DNS-Fragmentierung in den p53-negativen Zellen schwächer war. Das Ausschalten der beiden Isoformen GSK-3? und -? durch Transfektion spezifischer siRNA-Sequenzen führte ebenfalls zur Aktivierung von Caspase-3, was mich schlussfolgern ließ, dass die Inhibition dieser Kinase die Apoptose hervorruft.
Um dieses Ergebnis auch in vivo nachweisen zu können, habe ich syngene Ratten mit LiCl und NaCl vorbehandelt, mit MT450-Mammakarzinomzellen gespritzt, um die Tumorentwicklung zu stimulieren, und anschließend das Tumorwachstum über mehrere Wochen verfolgt. Die tägliche Behandlung der Tiere mit LiCl hat ihr Tumorwachstum stark beeinträchtigt und löste Apoptose in den Tumorzellen aus. Die anschließenden histologischen Untersuchungen der Tumore zeigten, dass die mit LiCl behandelten Ratten, im Vergleich zu den mit NaCl behandelten beziehungsweise den Kontrolltieren, eine erhöhte Apoptoserate aufwiesen.
Diese Reaktion der Tumorzellen lässt hoffen, dass die Inhibition von GSK-3 eines Tages in der Tumortherapie eingesetzt werden kann, um selektiv die malignen Zellen in einem Organismus zu töten.