Enzyme in der onkologischen Diagnostik
Krebszellen entstehen durch genetische Aberrationen, welche zu veränderter Produktion von Enzymen und ihren Stoffwechselprodukten führen. Enzyme können daher als onkologische Biomarker eingesetzt werden und dienen als diagnostische und prognostische Parameter für spezifische Tumorentitäten Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.
Bereits in den 1980er Jahren wurde die Serinprotease Prostata-spezifisches Antigen (PSA) als eines der ersten Biomoleküle als prognostischer Parameter für Prostatakarzinome identifiziert. Darüber hinaus spielt PSA auch eine entscheidende Rolle für die Tumor-Signalwege, einschließlich Proliferation, Invasion, Metastasierung, Angiogenese, Apoptose, Immunantwort und Regulierung der Tumormikroumgebung Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.. PSA wird in den Prostatadrüsen von den sekretorischen Zellen produziert und gelangt in das Blutserum. Bei unkontrollierter Proliferation der Prostatadrüsen im Rahmen eines Prostatakarzinoms, wird mehr PSA produziert.
Weiterhin können niedermolekulare Proteinprodukte von Enzymreaktionen für die onkologische Diagnostik verwendet werden. Durch Proteom-Analyse, beispielsweise mithilfe von Protein-Microarrays und Massenspektrometrie kombiniert mit bioinformatischen Analysen, kann der Anteil dieser Abbauprodukte quantifiziert und so Rückschlüsse auf die Gesamtaktivität der Enzyme geliefert werden Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.. Die Quantifizierung der Abbauprodukte ist besonders dann relevant, wenn das Enzym selbst schlecht zu analysieren ist.
Enzyme sind darüber hinaus bei der Identifizierung von Biomolekülen und der Krebsdiagnose als Analyseinstrument in Form des enzymgekoppelten Immunadsorptionstests (EIA, Enzyme-linked Immunosorbent Assay, ELISA) nützlich Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.. ELISA kann die Bindung eines Zielmoleküls kolorimetrisch oder fluorimetrisch anzeigen, wobei die hochspezifische Bindung von Enzymen ausgenutzt wird.
Zukünftig könnte die Bestimmung der Telomerase-Aktivität in Zellen relevant für die onkologische Diagnostik werden Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.. Das Enzym Telomerase ist eine spezialisierte Ribonukleoprotein-Polymerase, welches für die Synthese der Telomere und dadurch die Stabilisierung der Chromosomenenden zuständig ist. Die Chromosomen werden auf diese Weise vor Fusion, Rekombination und Abbau geschützt und Zell-Apoptose verhindert. Etwa 85% der humanen Tumoren exprimieren Telomerase Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben., aber bisher fehlt es an zuverlässigen Tests zur Bestimmung der Telomerase-Aktivität.
Enzyme in der onkologischen Therapie
Die Pathogenese von Neoplasien beruht auf der Entstehung von Onkogenen und Tumorsuppressorgenen durch Veränderungen des Zellgenoms. Es kommt durch gesteigerte Proliferation bei Onkogenen und verhinderte Apoptose bei Tumorsuppressorgenen zu einer gestörten Kontrolle des Zellzyklus. Beruhend auf der Pathogenese können in der onkologischen Therapie Enzyme sowohl als Zielmolekül als auch als therapeutisches Werkzeug eingesetzt werden Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.. Die Beeinflussung von Stoffwechselwegen durch die Hemmung von Enzymen ist das Ziel zahlreicher therapeutischer Strategien.
Bei übermäßiger Produktion eines Proteins durch aberrante Transkriptionsregulierung eines Enzyms können spezifische Wirkstoffe für den Abbau oder die Inhibierung dieses Proteins angewandt werden. Ein Beispiel dafür ist das mitochondriale Enzym Monoaminoxidase-A, welches an der Regulation der Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) beteiligt ist. ROS sind für zahlreiche Zellsignalwege unerlässlich und hohe Konzentrationen von ROS können eine DNA-Schädigung und Apoptose auslösen. Dieser Effekt wird bei vielen chemo- und strahlentherapeutischen Therapiestrategien ausgenutzt, indem ROS-Bildung induziert wird. Andererseits wurde gezeigt, dass hochregulierte MAO-A bei Patienten mit Prostatakarzinom, hepatozellulärem Karzinom und cholangiozellulärem Karzinom (CCC) mit schlechteren klinischen Ergebnissen einhergeht. Beim nichtkleinzelligen Lungenkarzinom (NSCLC) vermittelt MAO-A die epithelial-zu-mesenchymal-Transition, welche zur Progression führt [3]. MAO-A-Inhibitoren können somit eingesetzt werden, um diese Vorgänge zu hemmen.
Wenn das Fehlen eines bestimmten Enzyms krebsähnliches Verhalten begünstigt, kann die Einführung therapeutischer Enzyme dazu beitragen, die Vermehrung eines Tumors zu kontrollieren. Beispielsweise führt die Verabreichung der Vorläufer-Enzyme Trypsinogen und Chymotrypsinogen A bei einigen Zelllinien zu einer Einschränkung der Angiogenese, Proliferation und Migration. Die Kombinationstherapie beider Enzyme stellt bei fortgeschrittenem oder metastasierten Pankreas-Adenokarzinom sowie bei fortgeschrittenem epithelialen Ovarialkarzinom eine relevante Therapieoption darKlicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.
Enzyme werden auch eingesetzt, um die Wirkung anderer therapeutischer Maßnahmen zu verstärken oder Nebenwirkungen abzumildern. Beispielsweise sind Chemotherapien mit Irinotecan weniger wirksam, wenn die Uridindiphosphoglucuronosyltransferase (UGT) in den Krebszellen hochreguliert ist. Es kommt zu einer verstärkten Eliminierung von Irinotecan aus dem Zytosol, weil UGT durch Glucuronidierung der Zielmoleküle einen wesentlichen Anteil zur Biotransformation beiträgt. Die Wirksamkeit von Irinotecan kann bei den betroffenen Patienten folglich durch Einsatz von UGT-Inhibitoren wie Vorinostat erhöht werden Klicken oder tippen Sie hier, um Text einzugeben.
