Untersuchung der zytotoxischen Effekte von Cannabidiol auf pädiatrische Medulloblastomzelllinien

Das Medulloblastom macht 20-25% der Hirntumoren im Kindesalter aus. Trotz einer signifikanten Verbesserung wird aktuell nur eine 5-Jahres-Überlebensrate von 60% erreicht. Die Prognose von Medulloblastomen (MB) der vier molekulargenetisch definierten Gruppen ist sehr heterogen. Für Patienten der Gruppe 3, die mit der schlechtesten Prognose verbunden ist, erfolgt eine intensivierte zytostatische Therapie. Diese präklinische Studie soll zusätzlich möglichen Behandlungsansatz die zytotoxische Wirkung von Cannabis bzw. Cannadidiol (CBD) auf Medulloblastomzelllinien untersuchen.

Unter Berücksichtigung der Heterogenität der MB-Kategorien wurden sechs verschiedene Zelllinien, die zu den Subgruppen SHH-aktiviert, Gruppe 3 und Gruppe 4 gehören, eingeschlossen. Initial wurde die dosisabhängige Wirkung des CBDs untersucht und eine höhere Empfindlichkeit der meisten Zelllinien im Vergleich zu menschlichen Fibroblasten gezeigt. Zusätzlich konnte eine Reduktion der Proliferationsrate bei allen getesteten Zelllinien nachgewiesen werden. Als nächster Schritt wurde eine Zellzyklusanalyse durchgeführt. Außerdem konnte ein Anstieg der Apoptose bei allen Zelllinien gezeigt werden.

Die potentiellen Wirkmechanismen, die in der Literatur beschriebenen sind, beziehen sich auf die CBD-Rezeptoren als therapeutische Targets. Folglich wurde die Expression der CBD Rezeptoren Cannadidiol Rezeptor 1(CNR1), Cannadidiol Rezeptor 2 (CNR2), Vaniloid Rezeptor 1 (TRPV1) und Vaniloid Rezeptor 2 (TRPV2) untersucht. Diese Rezeptoren sind in allen Zelllinien auf mRNA-Ebene exprimiert. Die Expression der Rezeptoren auf Proteinebene konnte nur bei den Zelllinien D425 und D458 bestätigt werden. Eine Korrelation der Rezeptorexpression mit den IC50-Werten konnte nicht festgestellt werden.

Nach dem Nachweis der Rezeptoren wurden die Rezeptor-Inhibitoren AM251 und SR144528

angewendet. AM251 ist ein selektiver Inhibitor des CNR1 und SR144528 ist ein Inhibitor des CNR2. Bei der D425 Zelllinie konnte ein signifikanter Effekt nach Inhibition von CNR1 nachgewiesen werden. Von besonderem Interesse ist, dass UW228, obwohl es die einzige Zelllinie war, die im Vergleich zu humanen Fibroblasten eine geringe Empfindlichkeit gegenüber der CBD-Behandlung zeigte, nach der Rezeptorhemmung einen statistisch signifikanten Unterschied in der Zellviabilität aufwies.

Zusammenfassend wurde gezeigt, dass CBD dosisabhängige, apoptoseinduzierende Effekte in fast allen MB-Zelllinien hat und als potentieller Therapieansatz weiter untersucht werden sollte. Allerdings konnte der genaue Wirkmechanismus nicht belegt werden, so dass sich hier weiterführende Fragestellungen ergeben.

Medulloblastoma accounts for 20-25% of childhood brain tumors. Despite a significant improvement, only a 5-year survival rate of 60% is currently achieved. The prognosis of medulloblastomas (MB) of the four molecular-genetic groups is very heterogeneous. For patients in group 3, which is associated with the worst prognosis, intensified chemotherapy is carried out. This preclinical study is also intended to investigate the cytotoxic effects of cannadidiol (CBD) on medulloblastoma cell lines.

Taking into account the heterogeneity of the MB categories, six different cell lines were included belonging to the subgroups SHH-activated, group 3 and group 4. Initially, the dose-dependent effect of the CBD was tested, and a higher sensitivity of most cell lines compared to human fibroblasts was shown. In addition, a reduction in the proliferation rate could be demonstrated in all cell lines tested. The next step was a cell cycle analysis and an increase in apoptosis could be shown in all cell lines.

The potential mechanisms of action described in the literature relate to the CBD receptors as therapeutic targets. Consequently, the expression of the CBD receptors cannadidiol receptor 1 (CNR1), cannadidiol receptor 2 (CNR2), vaniloid receptor 1 (TRPV1) and vaniloid receptor 2 (TRPV2) was examined. These receptors are expressed at the mRNA level in all cell lines. The expression of the receptors at the protein level could only be confirmed in the cell lines D425 and D458. A correlation of the receptor expression with the IC50 values ​​could not be established.

After detecting the receptors, the receptor inhibitors AM251 and SR144528 applied. AM251 is a selective inhibitor of CNR1 and SR144528 is an inhibitor of CNR2. A significant effect after inhibition of CNR1 could be demonstrated in the D425 cell line. Of particular interest is that while UW228 was the only cell line with low sensitivity to CBD treatment compared to human fibroblasts, it showed a statistically significant difference in cell viability after receptor inhibition.

In summary, it was shown that CBD has dose-dependent, apoptosis-inducing effects in almost all MB cell lines and should be further investigated as a potential therapeutic approach. However, the exact mechanism of action could not be proven, so that further investigation is needed.  

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