Large scale gene expression analysis following Photodynamic Tumor Therapy with hypericin

  • Krammer, Barbara, (Projektleitung)
  • Grumböck, Sandra, (Projektmitarbeiter/in)
  • Plätzer, Kristjan (Projektmitarbeiter/in)

    Projektdetails

    Beschreibung

    Die Photodynamische Tumortherapie (PDT) ist ein sehr vielversprechender neuer Ansatz der Tumorbehandlung. Sie beruht auf der bevorzugten Aufnahme und Speicherung eines Photosensibilisators durch Tumore und der Produktion reaktiver Sauerstoffarten während der Bestrahlung des im Tumorbereich angereicherten Photosensibilisators mit sichtbarem Licht. Die PDT zeichnet sich sowohl durch hohe Tumorspezifität, als auch durch geringe Nebenwirkungen im Gegensatz zu Strahlen- oder Chemotherapie aus.
    Der Extrakt Hypericin der Pflanze Hypericum perforatum, bekannt als Johanniskraut, wurde erst vor kurzem als sehr wirksamer Photosensibilisator entdeckt; er wird erfolgreich in der Tumordiagnose angewandt und derzeit für die klinische Behandlung getestet. Bis jetzt konnte noch nicht nachgewiesen werden, ob niedrige Dosen von Hypericin auch in Tumoren in dem hohen Ausmaß Apoptose auslösen können wie in-vitro; die Art des Zelltodes ist aber entscheidend für eine immunologische anti-Tumor-Antwort nach PDT.
    Ein tieferer Einblick in die Schritte der Signalübertragungswege nach PDT fehlt jedoch. Ist die Herkunft dieser intrazellulären Signale, die Integration und die Interpretation durch die Zelle einmal bekannt, wird man auch mehr über diejenigen Proteine erfahren, die in die Regulation und Ausführung der Zelltodprogramme und in die Modulation immunologischer anti-Tumor-Mechanismen involviert sind.
    Das Ziel des Projektes s.o.   


    First, optimal treatment conditions with A-431 cells will be established and the photodynamic damage will be analyzed on the cellular level. This comprises survival curves and detection and quantification of apoptosis at different points of the executive pathway, as well as intracellular localization.
    For the expression analysis, A-431 cells will be incubated with hypericin. As reference for comparison will serve control cells without any treatment, dark controls with hypericin treatment alone and light controls with irradiation only. After harvesting at the determined time points pt, RNA isolation, reverse transcription (radioactive labeling), hybridization and scoring (image analysis) follows.
    Identification of spots as well as intensity measurements will be carried out using the AIDA array evaluation software (Raytest, BRD). Consecutive statistical calculations using the Microsoft Excel add-in “SAM” (Significance Analysis of Microarrays) (18) yield the differentially expressed genes.
    Verification of these results will be performed using real-time PCR on the candidate genes.
    Finally, the results from the gene expression patterns of HYP-treated A-431 cells will be compared with those of the ALA-treated cells. The different development of photodynamic damage into apoptotic and necrotic cell death, although both mediated by ROS, will be analyzed and discussed.


    Das Ziel des Projektes ist es daher, die grundlegenden Prozesse einer erfolgreichen Hypericin-PDT durch eine umfangreiche Expressionsanalyse nach Behandlung der Plattenepithelkarzinom-Zelllinie A-431 als menschliches Tumorzellmodell zu erforschen. Differentiell exprimierte Gene sollen mittels high density cDNA-Arrays mit etwa 10 000 ESTs detektiert und mittels Real-Time-PCR verifiziert werden. Die Kenntnis des Expressionsmusters von Tumorzellen nach PDT mit Hypericin kann zu neuen Ansätzen in der Steigerung der PDT-Effekte dieses vielversprechenden Photosensibilisators führen. Zusätzlich sollen die Genexpressionsmuster von Hypericin- und ALA-behandelten A-431-Zellen (aus dem Vorprojekt) miteinander verglichen werden. Die unterschiedliche Entwicklung des photodynamischen Schadens zum apoptotischen und/oder nekrotischen Zelltod sollen analysiert und diskutiert werden.
    KurztitelGenexpressionsmuster nach Hypericin-PDT
    StatusAbgeschlossen
    Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/04/0428/02/07

    Systematik der Wissenschaftszweige 2002

    • 3211 Medizinische Molekularbiologie
    • 3207 Krebsforschung
    • 3218 Strahlenbiologie