Abstract
BACKGROUND: Glioblastoma represents a brain tumor with a notoriously poor prognosis. First-line therapy may include adjunctive Tumor Treating Fields (TTFields) which are electric fields that are continuously delivered to the brain through non-invasive arrays. On a different note, CUSP9v3 represents a drug repurposing strategy that includes 9 repurposed drugs plus metronomic temozolomide. Here, the authors examined whether TTFields enhance the antineoplastic activity of CUSP9v3 against this disease. METHODS: The authors performed preclinical testing of a multimodal approach of TTFields and CUSP9v3 in different glioblastoma models. RESULTS: TTFields had predominantly synergistic inhibitory effects on the cell viability of glioblastoma cells and non-directed movement was significantly impaired when combined with CUSP9v3. TTFields plus CUSP9v3 significantly enhanced apoptosis, which was associated with a decreased mitochondrial outer membrane potential (MOMP), enhanced cleavage of effector caspase 3 and reduced expression of Bcl-2 and Mcl-1. Moreover, oxidative phosphorylation and expression of respiratory chain complexes I, III and IV was markedly reduced. CONCLUSION: TTFields strongly enhance the CUSP9v3-mediated anti-glioblastoma activity. TTFields are currently widely used for the treatment of glioblastoma patients and CUSP9v3 was shown to have a favorable safety profile in a phase Ib/IIa trial (NCT02770378) which facilitates transition of this multimodal approach to the clinical setting.
Abstract aus Cao Q, Hajosch A, Kast RE, Loehmann C, Hlavac M, Fischer-Posovszky P, Strobel H, Westhoff MA, Siegelin MD, Wirtz CR, Halatsch ME, Karpel-Massler G. Tumor Treating Fields (TTFields) combined with the drug repurposing approach CUSP9v3 induce metabolic reprogramming and synergistic anti-glioblastoma activity in vitro. Br J Cancer. 2024 May;130(8):1365-1376.
Transfer in die Praxis von Dr. Elizaveta Rogova (Innsbruck)
Hintergrund
Das Glioblastom (GBM) stellt ein astrozytisches Neoplasma (IDH-Wildtyp, WHO-Grad 4) dar mit einer medianen Gesamtüberlebenszeit (mOS) von etwa 14,6-16,7 Monaten [1]. Der aktuelle Behandlungsstandard umfasst neurologisch sichere maximale Resektion gefolgt von Radiotherapie mit konkomitanter und adjuvanter Temozolomidbehandlung gemäß dem 2005 etablierten Stupp-Protokoll [2]. Im Jahr 2015 wurden Tumor Treating Fields (TTFields) für die Erstlinienbehandlung zugelassen, nachdem Stupp et al. eine Verlängerung des mOS auf etwa 20,9 Monate nachweisen konnten [3]. Trotz dieses therapeutischen Fortschritts bleibt die Prognose der Erkrankung erheblich eingeschränkt, was die Notwendigkeit zusätzlicher Behandlungsansätze unterstreicht. Einen solchen potenziellen Therapieansatz stellt das seit 2013 entwickelte CUSP9v3-Protokoll dar, das eine rationale Kombination von neun nicht-onkologischen Arzneimitteln umfasst. Diese zeigen in vitro Wirksamkeit gegen GBM-Proliferation, -Invasion und -Viabilität [4]. Das Konzept wurde 2018 zunächst im Rahmen individueller Heilversuche angewendet. Im Jahr 2021 wurde eine klinische Phase I/IIa-Studie publiziert [5], eine Phase III-Studie ist geplant. Dieser Wissenstransfer stellt die Ergebnisse der o. g. in vitro-Studie bezüglich der Wirkungen von TTFields, CUSP9v3 und ihrer Kombination auf Proliferation, Invasion und Viabilität verschiedener GBM-Zelllinien vor, nämlich auf die permanente humane U251-Zelllinie sowie auf primär kultivierte (PC) und stammzellähnlich kultivierte (SC) 38, 40 und 128 Zelllinien (etabliert aus rezenten klinischen Tumorresektionen). Die Diskussion schließt mit einem möglichen Fazit für die Praxis basierend auf diesen Ergebnissen.
Ergebnisse der Studie
Die hier dargestellte Untersuchung zeigt, dass TTFields und CUSP9v3 in vitro in den meisten Fällen synergistisch gegen Proliferation, Invasion und Viabilität von GBM-Zellen wirken.
Jede der Therapien verringerte für sich allein das Tumorwachstum, jedoch führte ihre Kombination zu einer signifikant (p<0,05) stärkeren Reduktion der Spheroidexpansion, was auf eine vermehrte Proliferationshemmung unter dreidimensionalen Wachstumsbedingungen hindeutete. Die individuell wirksamste Behandlung variierte je nach Zelllinie: TTFields wirkten z. B. besser auf PC128, während CUSP9v3 z. B. gegen PC40 effektiver war.
Beide Behandlungen reduzierten die Invasion und Migration der GBM-Zellen, wobei die Kombination beider Modalitäten den ausgeprägtesten Effekt zeigte mit signifikant reduzierten Wanderstrecken der Zellen (Zeit-Raum-Analysen) und einer verringerten Defektverschlusskapazität in einschichtigen Zellverbänden (Kratz-Assays).
Die Kombinationsbehandlung bewirkte eine markante Verringerung der Zellviabilität sowie eine signifikante Zunahme der Apoptose. In 5 von 7 der getesteten Zelllinien trat ein synergistischer Effekt auf. Wurden die Therapien nicht in Kombination angewendet, fanden sich auch hier zelllinienspezifische Unterschiede: TTFields hatten erneut in PC128-Zellen einen stärkeren pro-apoptotischen Effekt, während CUSP9v3 die Zellviabilität in PC40-Zellen wiederum wirksamer reduzierte (p<0,05;). Zudem bewirkte die Kombinationsbehandlung eine signifikante Reduktion des mitochondrialen Membranpotentials, eine Hemmung der oxidativen Phosphorylierung sowie eine starke Downregulation der Atmungskettenkomplexe I, III und IV. Diese metabolischen Störungen führten zu einem erheblichen Rückgang des ATP-Gehalts, besonders in U251-Zellen, in denen die Energiemangelerscheinungen am ausgeprägtesten in Erscheinung traten.
Fazit für die Praxis
Die Ergebnisse dieser Studie unterstreichen das Potenzial der Kombination aus TTFields und CUSP9v3 als therapeutische Strategie gegen das GBM. Die beobachteten synergistischen Effekte bei der Reduktion von Zellproliferation, Invasion und Viabilität in vitro weisen auf die möglichen Vorteile eines multimodalen Behandlungsansatzes hin. CUSP9v3 stellt bereits eine vielschichtige Strategie dar, bei der jeder der neun Wirkstoffe verschiedene Stoffwechselwege der GBM-Zellen beeinflusst. Die Hinzunahme von TTFields verstärkt diesen Ansatz zusätzlich.
Während TTFields bereits in die klinische Praxis integriert sind, könnte CUSP9v3 eine neue therapeutische Option darstellen, die sich noch in der Entwicklung befindet. Nach einer anfänglichen Phase der Skepsis wächst mittlerweile das Interesse an CUSP9v3 innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft ebenso wie das Bewusstsein bei Patienten.
Diese Ergebnisse unterstützen die weitere Untersuchung der Kombinationstherapie aus TTFields und CUSP9v3 in prospektiven klinischen Studien.
Disclosure Statement
Dr. Elizaveta Rogova ist an Projekten beteiligt, die in vitro-Daten zu CUSP9v3 evaluieren und das Repurposing-Potenzial einiger CUSP9v3-Komponenten für weitere therapeutische Anwendungen untersuchen.
Die Literatur ist unter www.karger.com/doi/10.1159/000544160 abrufbar.
