BSP in der Tumortherapie

Welche Rolle spielt BSP bei der Bildung von Knochenmetastasen?

In jüngerer Zeit konnte gezeigt werden, dass Bone Sialoprotein (BSP) sehr häufig in Zellen unterschiedlicher Primärtumoren gebildet wird. So exprimieren mehr als 70 % der Brusttumoren, aber auch ein Großteil weiterer Tumorarten, eine tumorspezifische Isoform des natürlich vorkommenden BSPs. Auch das Auftreten von Knochenmetastasen konnte mit dem Vorhandensein dieser Variante in Zusammenhang gebracht werden.

BSP unterstützt dabei wahrscheinlich die Adhäsion, Proliferation und Migration der Tumorzellen in das Knochengewebe und schützt die Tumorzellen vermutlich vor komplement­vermittelter Zelllyse durch eine Maskierung des Komplementfaktors H an der Zelloberfläche.

Antikörper gegen BSP in der Tumortherapie

Eine entscheidende Lücke im Schutzsystem der Knochenkrebszelle findet sich in der Struktur des tumorspezifischen BSPs selbst: es weist eine kleine Abweichung in Form einer geringeren Glykosilierung an einer spezifischen Schlüsselposition der Polypeptidkette gegenüber natürlichem BSP auf.

Über diese Stelle kann ein therapeutischer Antikörper hochspezifisch an von Tumorzellen exprimiertes BSP binden und die Tumorzellen angreifen. Andere Gewebe, die wie die Knochenmatrix die natürliche Form des BSPs produzieren, werden nicht in Mitleidenschaft gezogen. Entscheidend für den Therapieansatz ist außerdem, dass das tumorspezifische BSP auch von Tumorzellen im Ruhestadium auf der Zelloberfläche präsentiert wird — dadurch werden auch ruhende Krebszellen angreifbar.

Therapie der Zukunft? Behandlung von Knochenmetastasen mit BSP-Antikörpern

Seit der Firmengründung im Jahr 2001 verfolgt ABT — gemeinsam mit Wissenschaftlern um Prof. Dr. M. R. Berger (DKFZ Heidelberg) — einen neuen therapeutischen Ansatzpunkt zur Behandlung von Knochenmetastasen. Die Untersuchungen finden im Tiermodell (Ratte) statt.

Bisherige Versuche am Rattenmodell

1. Versuche zum Nachweis der Beeinflussbarkeit des metastasierenden Potentials einer Brustkrebs-Zelllinie (MDA-MB-231) durch BSP-Antikörper.
2. Versuche zur Behandlung von Knochenläsionen mit BSP-Antikörpern.

Ergebnisse

Warum ist die Generierung spezifischer Antikörper gegen BSP problematisch?

Beim BSP handelt es sich um ein Matrixprotein, das natürlicherweise nur in Knochen, Knorpel und Dentin vorkommt. Als Glykoprotein, das stark mit Zuckermolekülen modifiziert wird, entfällt etwa die Hälfte der Molekülmasse auf den Zuckeranteil. Zusätzlich ist das Protein an zahlreichen Stellen sulfatiert und phosphoryliert, wodurch die Identifizierung spezifischer Antikörper mit hinreichender Affinität zu einer großen Herausforderung wird.

Bislang gelang es beispielsweise nicht, durch die Immunisierung von Säugetieren spezifische Antikörper zu erhalten, die BSP zuverlässig im Blutkreislauf des Menschen erkennen.

Welche Antikörper gegen BSP gibt es bislang?

In den Laboren von ABT wurden polyklonale anti-Tumor-BSP-Antikörper in Hühnern hergestellt. Diese Antikörper wurden in Laborversuchen sowie im Tiermodell erfolgreich zur Abtötung von Tumorzellen eingesetzt. Da die aus Hühnern gewonnenen Antikörper sich für eine Therapie im menschlichen Patienten nicht eignen, soll nun ein rekombinanter Antikörper aus der HuCAL®-Antikörpersammlung der Firma Antibodies by Design identifiziert werden. Dieser Antikörper soll das gleiche Wirkungsprofil haben wie die bislang getesteten Antikörper, im Aufbau jedoch menschlichen Antikörpern entsprechen und deshalb vom Immunsystem toleriert werden.

Kommerziell erhältliche Reagenzien

• Antikörper gegen BSP — polyklonal & monoklonal, Wirte Chicken / Rabbit / Mouse
• Antigene — rekombinantes humanes BSP, natives BSP und synthetische Peptide

Antisense-Oligonukleotide gegen BSP und Osteopontin — zusätzlicher Ansatz in der Tumortherapie

Die ektope Expression der beiden Knochenmatrixproteine BSP und Osteopontin (OPN) ist möglicherweise für die Knochenmetastasierung mitverantwortlich. Neben der zielgerichteten Antikörpertherapie stellt die Antisense-Oligonukleotid-Behandlung eine zusätzliche Möglichkeit dar, die Wirkung der genannten Proteine zu hemmen — die Behandlung unterdrückt die Expression der Proteine, gegen die die Antisense-Oligonukleotide gerichtet sind.

Eine Arbeitsgruppe des DKFZ Heidelberg untersuchte die Wirkung von gegen OPN und BSP gerichteten Antisense-Oligonukleotiden im Zellkulturmodell (humane Brustkrebszellen der Zelllinie MDA-MB-231) und fand ein vermindertes Kolonienwachstum der verwendeten Mammakarzinomzellen (Adwan & Berger 2002). Künftige Untersuchungen werden der Frage nachgehen, ob die Expressionshemmung von BSP und OPN neben der Koloniebildung auch die Metastasierung von MDA-MB-231-Zellen in den Knochen hemmt.

Literatur

• Adwan H, Bäuerle TJ, Berger MR (2004). Downregulation of osteopontin and bone sialoprotein II is related to reduced colony formation and metastasis formation of MDA-MB-231 human breast cancer cells. Cancer Gene Therapy 11(2): 109–120.
• Adwan H et al. (2004). Decreased levels of osteopontin and bone sialoprotein II are correlated with reduced proliferation, colony formation, and migration of GFP-MDA-MB-231 cells. International Journal of Oncology 24: 1235–1244.
• Bäuerle T, Adwan H, Kiessling F, Hilbig H, Armbruster FP, Berger MR (2005). Characterization of a rat model with site-specific bone metastasis induced by MDA-MB-231 breast cancer cells and its application to the effects of an antibody against bone sialoprotein. International Journal of Cancer 115: 177–186.
• Bäuerle T, Peterschmitt J, Hilbig H, Kiessling F, Armbruster FP, Berger MR (2006). Treatment of bone metastasis induced by MDA-MB-231 breast cancer cells with an antibody against bone sialoprotein. International Journal of Oncology 28: 573–583.
• Bäuerle T et al. (2005). Targeting of bone sialoprotein by an IgY antibody is related to reduced proliferation and colony formation of MDA-MB-231 mammary carcinoma cells as well as to reduced osteolytic lesions in nude rats. Vth International Conference on Cancer-induced Bone Disease (CIBD), Davos, 20.–24.03.2005. Cancer Treatment Reviews 31, Suppl. 1: S33.
• Zepp M, Armbruster FP, Berger MR (2010). Rat monoclonal antibodies against bone sialoprotein II inhibit tumor growth and osteolytic lesions in nude rats induced by MDA-MB-231 breast cancer cells. International Journal of Clinical Pharmacology and Therapeutics 48(7): 462–464.
• Zepp M et al. (2017). IDK1 is a rat monoclonal antibody against hypoglycosylated bone sialoprotein with application as biomarker and therapeutic agent in breast cancer skeletal metastasis. Journal of Pathology — Clinical Research 4(1): 55–68.
• Kottmann V et al. (2024). Bone sialoprotein stimulates cancer cell adhesion through the RGD motif and the αvβ3 and αvβ5 integrin receptors. Oncology Letters 28(5): 542.
• Kottmann V et al. (2026). Bone sialoprotein: a multifunctional regulator of bone remodelling and tumour progression. Bone Research 14(1): 11.

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