Shiga toxin receptor Gb3Cer/CD77:tumor-association and promising therapeutic target in pancreas and colon cancer

BACKGROUND: Despite progress in adjuvant chemotherapy in the recent decades, pancreatic and colon cancers remain common causes of death worldwide. Bacterial toxins, which specifically bind to cell surface-exposed glycosphingolipids, are a potential novel therapy. We determined the expression of globotriaosylceramide (Gb3Cer/CD77), the Shiga toxin receptor, in human pancreatic and colon adenocarcinomas. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Tissue lipid extracts of matched pairs of cancerous and adjacent normal tissue from 21 pancreatic and 16 colon cancer patients were investigated with thin-layer chromatography overlay assay combined with a novel mass spectrometry approach. Gb3Cer/CD77 was localized by immunofluorescence microscopy of cryosections from malignant and corresponding healthy tissue samples. 62% of pancreatic and 81% of colon adenocarcinomas showed increased Gb3Cer/CD77 expression, whereas 38% and 19% of malignant pancreas and colon tissue, respectively, did not, indicating an association of this marker with neoplastic transformation. Also, Gb3Cer/CD77 was associated with poor differentiation (G>2) in pancreatic cancer (P = 0.039). Mass spectrometric analysis evidenced enhanced expression of Gb3Cer/CD77 with long (C24) and short chain fatty acids (C16) in malignant tissues and pointed to the presence of hydroxylated fatty acid lipoforms, which are proposed to be important for receptor targeting. They could be detected in 86% of pancreatic and about 19% of colon adenocarcinomas. Immunohistology of tissue cryosections indicated tumor-association of these receptors. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Enhanced expression of Gb3Cer/CD77 in most pancreatic and colon adenocarcinomas prompts consideration of Shiga toxin, its B-subunit or B-subunit-derivatives as novel therapeutic strategies for the treatment of these challenging malignancies

Tumorassoziierte Glykosphingolipide in Nieren- und Pankreaskarzinomen : Zielstrukturen für Adjuvanztherapien mit Lektinen

Hülsewig M. Tumorassoziierte Glykosphingolipide in Nieren- und Pankreaskarzinomen : Zielstrukturen für Adjuvanztherapien mit Lektinen. Universität Bielefeld: Universitätsbibliothek Bielefeld; 2010.Tumorzellen besitzen oft ein verändertes Glykosylierungsmuster im Gegensatz zu normalen Zellen. Nicht nur Glykoproteine sondern auch Glykosphingolipide tragen zu diesem veränderten Muster bei. Sollte sich ein spezifisches GSL vermehrt auf Tumorzellen finden lassen, so wird es als tumorassoziiert bezeichnet. Im Falle von Nierenkarzinomen stellte sich heraus, dass es sich bei GSL mit CD75s- und isoCD75s-Struktur als auch bei einer gemeinsamen Vorläuferstruktur, dem nLc4Cer, um derartige tumorassoziierte GSL handelt. Eine erhöhte Expression konnte bei 30% für CD75s, bei 25% für isoCD75s und 50% für nLc4Cer bei 20 Tumorproben und zugehörigem Kontrollgewebe festgestellt werden. Die CD75s-Struktur ist aufgrund seiner Rezeptorfunktion für das toxische Mistellektin-I von Interesse, welches somit für eine Adjuvanztherapie im Falle von Nierenkarzinomen in Frage kommen könnte. Das von EHEC produzierte Shiga Toxin besitzt ebenfalls zytotoxische Wirkung, könnte sich aber beim Nierenkarzinom eher negativ auswirken, da die Rezeptormoleküle CD77 und Gb4Cer eine um 75% bzw. 85% verminderte Expression zeigten. Die Wirksamkeit des pflanzlichen Zytotoxins ML-I und seines rekombinant hergestellten Pendants rViscumin konnte anhand von Zytotoxizitätsassays bei 7 Pankreaskarzinomzelllinien veranschaulicht werden. Schon wenige ng pro mL reichen aus, um die Tumorzellen abzutöten. Somit würde sich das Lektin ML-I als Tumoradjuvanz eignen, vorrausgesetzt die Tumorzellen überexpremieren ein GSL mit CD75s-Struktur.er Nachweis der GSL wurde mit Hilfe von Dünschichtchromatographie (HPTLC), proteinspezifischen Bindungsassays (Overlay-Assay) und massenspektrometrischen Nachweisverfahren (nanoESI Q-Tof und IR-MALDI-o-Tof) erzielt. Allerdings reicht die einfache DC für langkettige GSL nicht aus. Daher wurde eine Methode entwickelt, die sich die Trennleistung der Automatisierten Mehrfachromatographie zu Nutze macht, um auch solcher Art GSL voneinander zu trennen, sie mittels Antikörpern zu detektieren und anschließend massenspektrometrisch charakterisieren zu können