Arbeitsgruppen » Arbeitsgruppe Dr. Per S. Holm » Onkolytische Adenoviren

infizieren. Daher erscheinen Ad-Vektoren, die selektiv in Tumoren replizieren können und somit eine verbesserte Transfektionseffizienz in vivo aufweisen, für den klinischen Einsatz von großem Vorteil zu sein. Aus diesem Grund widmen wir unsere besondere Aufmerksamkeit derzeit bestimmten Adenoviren, die selektiv in Tumorzellen replizieren können. Durch diese selektive Replikation kann die Effizienz eines adenoviralen Vektors um das 1000-fache verbessert werden.

Anhand von Untersuchungen mit vielfach resistenten Tumorzellen ist es uns gelungen, ein neuartiges replikationskompetentes Adenovirus zu entwickeln. Der adenovirale Vektor enthält den humanen Transkriptionsfaktor YB-1. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Expression von YB-1 in einem rekombinanten Adenovirus (AdYB-1) die E1-unabhängige adenovirale Replikation ermöglicht. Die Replikation führt in vitro zur viralen Zelllysis in allen bisher getesteten Tumorzellen. In enger Zusammenarbeit mit verschiedenen nationalen und internationalen Forschergruppen ist uns ferner gelungen onkolytische Adenoviren herzustellen, die spezifisch in vielfachresistenten Tumorzellen replizieren. Zur Zeit laufen in diesem Zusammenhang präklinische Studien um die Wirksamkeit einer selektiven Therapie mit unseren Vektoren zu überprüfen. Durch die Kombination von molekularbiologischer/virologischer Grundlagenforschung und angewandter klinischer Forschung wird es langfristig möglich sein, in Verbindung mit den bereits bestehenden Therapieformen, neue Therapiekonzepte zu entwickeln.

Vielfachresistenz von Tumorzellen
Jährlich erkranken in der Bundesrepublik Deutschland etwa 350.000 Menschen neu an einem bösartigen Tumor. Weniger als die Hälfte dieser Patienten kann mit einer definitiven Heilung rechnen. Neben der chirurgischen Entfernung und der Bestrahlung stellt die Chemotherapie mit Zytostatika die zur Zeit gebräuchlichste Therapieform in der Krebsbekämpfung dar. Die dabei zum Einsatz kommenden antineoplastischen Substanzen wirken prinzipiell gegen alle Zellen des Organismus, Tumorzellen zeigen jedoch aufgrund ihrer gesteigerten Proliferationsrate eine wesentlich stärkere Chemosensitivität. Dabei werden gute therapeutische Erfolge bei verschiedenen Tumorentitäten, wie zum Beispiel lymphatische Leukämien beim Jugendlichen, bestimmten Lyphomen und Hodenkarzinomen erzielt. Diese Tumore machen jedoch nur 10 % aller malignen Erkrankungen aus. Die meisten soliden Tumore sprechen nicht oder nur marginal auf eine Behandlung mit verschiedenen Zytostatika an. Dies gilt insbesondere für Karzinome, die sich von der Niere, dem Kolon, dem Pankreas und der Leber ableiten sowie Melanome und Hirntumore. Zudem sprechen z. B. Mammakarzinome und Ovarialkarzinome initial gut auf eine zytostatische Behandlung an, werden jedoch im Verlauf der Behandlungszyklen unempfindlich gegenüber den verwendeten Zytostatika. Obgleich es bei der Entwicklung der etablierten Therapieformen, wie der Chemo- und Strahlentherapie, in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gegeben hat, sind die Erfolge der Behandlung insbesondere von soliden Tumoren oft unbefriedigend.

In der klinischen Behandlung maligner Tumore wird zudem häufig beobachtet, dass Rezidivtumore nicht nur resistent gegen die initial eingesetzten Zytostatika sind, sondern auch gegen andere antineoplatischen Substanzen aus unterschiedlichen Stoffgruppen. Dieses Phänomen wird als Vielfachresistenz oder in der Anlehnung an die angelsächsische Literatur als Multidrug-Resistenz (MDR) bezeichnet. Neben der atypischen Vielfachresistenz beruht der klassische Phänotyp der MDR auf der Überexpression eines membranständigen 170 kDa großen ATP-abhängigen, transmembranen Glykoproteins, welches überwiegend lipophile Stoffe aus der Zelle herausschleust. Das MDR1-Protein oder auch Pgp bzw. P-Glykoprotein gehört zu der Gruppe der ABC-Transporter, zu denen unter anderem auch das MRP (multidrug related protein), LRP (lung resistance-related protein) und BCRP (breast cancer resistance protein) gehören. Daher kommt der Entwicklung neuer Konzepte zur Überwindung der Resistenzphänomens in der Tumortherapie besondere Bedeutung zu.

Humaner Transkriptionsfaktor YB-1
 
YB-1 gehört zur einer Gruppe von hoch konservierten eukaryontischen Y-Box-Proteinen mit einer Masse von rund 35 kd Größe. Sie können sowohl an einzelsträngige DNA/RNA als auch an doppelsträngige DNA binden. Obwohl YB-1 bereits 1988 als negativer regulierender Faktor der MHC-II Expression erstmals beschrieben wurde, erkannte man auf Grund seiner heterogenen DNA/RNA-Bindungseigenschaften nicht sofort seine wichtige Bedeutung bei der Regulation der Genexpression.

Y-Box-Proteine bestehen aus einem variablen Argenin/Prolin-reichen N-Terminus, einer hoch-konservierten Domäne von etwa 70-80 Aminosäuren und einem C-Terminus, bestehend aus alternierenden basischen und sauren Aminosäuren. Auf Grund der hohen Homologie der zentralen Domäne mit den prokaryontischen Kälteschockproteinen erhielt diese Domäne die Bezeichnung Kälteschockdomäne („cold shock domain“ bzw. CSD). Sowohl pro- wie auch eukaryontische Y-Box-Proteine weisen eine hohe Spezifität für ein DNA-Bindungsmotiv auf, das als Y-Box bezeichnet wird.

YB-1 ist ein multifunktionelles Protein und ist über Interaktionen mit anderen Proteinen in der Regulation der Transkription, Spleißen, der mRNA-Stabilität und der DNA-Reparatur beteiligt. Es werden immer mehr Y-Box-abhängige Regulationswege bei der Aktivierung aber auch bei der Hemmung Wachstums- und Apoptose-assoziierter Gene aufgedeckt. In diesem Zusammenhang konnte nachgewiesen werden, dass kernlokalisiertes YB-1 an der Expression von verschiedenen ABC-Transportern beteiligt ist. Darunter gehört u. a. das P-Glykoprotein, welches die klassische Vielfachresistenz in Tumorzellen induziert und das Multidrug-Resistenz assoziierte Protein MRP. Ferner übt YB-1 einen Einfluss auf die Expression von Metalloproteinase2 und der Gelatinase A aus. Im allgemeinen liegt YB-1 in Tumorzellen im Vergleich zu „normalen Zellen“ stark überexpremiert vor. Dabei haben die bisher vorgenommenen immunologischen Untersuchungen nachweisen können, dass die Kernlokalisation von YB-1 im Mammakarzinom, im Nicht-Kleinzelligen Lungenkarzinom, im Ovarialkarzinom und im Osteosarkom als prognostischer Faktor herangezogen werden kann. Zudem zeigen publizierte Daten, dass YB-1 in resistenten Tumorzellen zu den am höchsten überexpremierten Genen gehört und an der Progression des Prostatakarzinoms beteiligt ist. Dabei führt der Selektionsdruck zu einem androgenunabhängigen Phänotyp der Prostatakarzinomzellen, die durch die vermehrte Expression und Akkumulation von YB-1 im Zellkern eine P-gp vermittelte Vielfachresistenz entwickeln. Zusammenfassend führen die publizierten Daten betreffend YB-1 zu der Vermutung, dass die vielfältigen Funktionen von YB-1 in Tumorzellen zu einem aggressiveren Phänotyp führen. Aus diesem Grunde stellt YB-1 auch ein geeignetes Zielmolekül zur Krebsbekämpfung dar.

Publikationen
1.   Holm, PS, Bergmann, S, Jurchott, K, Lage, H, Ladhoff, A, Mantwill, K, Curiel, DT, Dobbelstein, M, Dietel, M, Gansbacher, B, Royer, HD.
YB-1 relocates to the nucleus in adenovirus-infected cells and facilitates viral replication by inducing E2 gene expression through the E2 late promoter.
J. Biol. Chem. 277 (12), 10427-10434 (2002)  => PubMed

2.   Holm PS, Lage, H, Bergmann, S, Jurchott, K, Glockzin, G, Bernshausen, A, Mantwill, K, Ladhoff, A, Wichert A, Mymryk, JS, Ritter, T, Dietel, M, Gansbacher, B, Royer,  HD.
Multidrug-resistant cancer cells facilitate E1-independent adenoviral replication: impact for cancer gene therapy.
Cancer Res. 64 (1), 322-328 (2004) => PubMed

Mitarbeiter
Alexandra Bernshausen, Alexa Bieler, Tanja Dravits, Gabriel Glockzin, Hilde Kalvelage, Nadia Köhler-Vargas, Klaus Mantwill, Dr. Dialekti Vlaskou

Kontakt

Dr. Per S. Holm
Institut für Experimentelle Onkologie und Therapieforschung
Technische Universität München
Klinikum Rechts der Isar
Ismaninger Straße 22
81675 München
Telefon: +49 89 4140-4462
Telefax: +49 89 4140-4476
E-Mail: per.s.holm@lrz.tum.de

Dr. Per S. Holm

Geburtdatum und -ort: 10.10.1961 Schleswig, Deutschland
Staatsbürgerschaft: dänisch
Familienstand: verheiratet, 2 Kinder

Berufliche Erfahrung

Juni 2000 – jetzt: Gruppenleiter am Institut für Experimentelle Onkologie & Therapieforschung, Technische Universität München: Entwicklung von onkolytischen Adenoviren zur Behandlung resistenter Tumoren

Juni 2004: Gründung der Biotechfirma Xvir Therapeutics GmbH, Deutschland. Die Firma wurde gemeinsam mit Prof. Bernd Gänsbacher, Direktor am Institut für Exp. Onkologie & Therapieforschung und Prof. Manfred Dietel, Direktor am Institut für Pathologie, Charité, Berlin gegründet. Xvir Therapeutics entwickelt onkolytische Adenoviren und hat sich zum Ziel gesetzt diese in klinischen Phasen auf ihre Wirksamkeit hin bei Tumorerkrankungen zu testen.
 

Universitäre Ausbildung

1981 - 1990: Studium der Biologie, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Deutschland

1991 - 1994: Doktorat in Mikrobiologie/Molekularbiologie. Forschungsarbeit durchgeführt am Institut für Pathologie, Medizinische Fakultät, Kiel.


Beruflicher Werdegang

Juli 1991 - August 1994: Wiss. Angestellter der Universität Kiel, Institut für Pathologie

September 1994 - September 1995: Wiss. Angestellter, Institut für Pathologie, Charité, Berlin

September 1995 - März 1997: Forschungsaufenthalt in den USA, DFG-Stipendium

März 1997 - September 1999: Wiss. Angestellter, Institut für Pathologie, Charité, Berlin

Oktober 1999 - Mai 2000: Senior Scientist, Radiologisches Institut, National Hospital Copenhagen, Dänemark

Seit Juni 2000: Wiss. Angestellter am Institut für Exp. Onkologie & Therapieforschung, Technische Universität München, Klinikum Rechts der Isar, München
 

Drittmittelprojekte
 
2002 - 2004: Förderung von Einzelprojekten durch die Kommission für Klinische Forschung (KKF) am Klinikum rechts der Isar.

2002 - 2005: Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

2002 - 2004: Förderung durch die Novartis Stiftung für Therapeutische Forschung

2003 - 2004: Fördermaßnahme im Rahmen eines BMBF-Projektes