Charakterisierung von MEK5 als Zielstruktur zur Radiosensitisierung von kolorektalen Karzinomzellen

Einleitung: Das kolorektale Karzinom gehört zu den weltweit häufigsten Ursachen für krebsbedingte Mortalität. Insbesondere bei der Therapie des lokal fortgeschrittenen Rektumkarzinoms ist die kombinierte Radiochemotherapie von entscheidender Bedeutung und ermöglicht bei günstigem Therapieansprechen eine organerhaltende Behandlung. Die dabei auftretende Radioresistenz, ob intrinsisch oder erworben, stellt eine große therapeutische Herausforderung dar. Die Identifizierung von Zielstrukturen für eine Radiosensitisierung und Entwicklung neuer Therapeutika hierfür ist essenziell zur Optimierung der Behandlung des Rektumkarzinoms.

Ziele: Die mittels CRISPR/Cas9 Screen als Zielstruktur für eine Radiosensitisierung identifizierte Kinase MEK5 soll in kolorektalen Karzinomzelllinien validiert und die ursächlichen Mechanismen charakterisiert werden.

Methodik: Der im Rahmen eines genomweiten CRISPR/Cas9-Screens identifizierte Kandidat MEK5 wurde pharmakologisch oder durch RNAi funktionell depletiert. Die Auswirkungen dieser Inhibition auf Strahlenempfindlichkeit, Regulation assoziierter onkogener Signalwege und DNA-Reparaturwege wurden mithilfe von qPCR und Western Blot analysiert.

Ergebnis: Der Screen identifizierte 37 Gene, deren Knockout zu einer Radiosensitisierung führt (FDR<0,20). Darunter waren neben bekannten Zielstrukturen wie ATM auch die Kinase MEK5 des RAS-MAPK Signalwegs. Eine Behandlung der kolorektalen Karzinomzelllinien DLD1 und SW480 mit einem selektiven Inhibitor von MEK5 bewirkte eine konzentrationsabhängige Erhöhung der Radiosensitivität unter klinisch relevanten Strahlendosen von 2-4 Gy bei geringer zelltoxischer Wirkung des Inhibitors ohne Bestrahlung. Eine siRNA-vermittelte Depletion der Kinase bei gleichen Strahlendosen zeigte paradoxerweise keine radiosensitivierenden Effekte. Zudem bewirkte die pharmakologische Inhibition von MEK5 eine Inhibition assoziierter onkogener Kinasen sowie eine verringerte Aktivierung von DNA-PKcs, einer zentralen Kinase zellulärer DNA-Reparaturwege.

Schlussfolgerung: MEK5 wurde als therapeutische Zielstruktur für eine Kombinationsradiotherapie identifiziert und validiert. Die Radiosensitisierung korreliert dabei mit einer eingeschränkten DNA-Reparaturkapazität, die mechanistisch weiter untersucht wird.

 

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Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
04. September 2025