Targeting of EGFR and HER2 with therapeutic antibodies and siRNA

Abstract

Background

The epidermal growth factor receptors, EGFR (HER1) and HER2, have proven prognostic relevance in a variety of human malignancies and both are functionally involved in the molecular pathogenesis of malignant gliomas.

Material and methods

We selectively inhibited EGFR and HER2 in glioblastoma cell lines via EGFR- and HER2-specific siRNAs and through the binding of the therapeutic antibodies cetuximab and trastuzumab. The expression of EGFR and HER2 was verified by real-time PCR and western blot analyses. We examined the growth rate, cell cycle distribution, cell migration, clonogenic survival, and radiosensitivity of U251MG and LN-229 glioblastoma cell lines to determine the physiological and cell biological effects of EGFR and HER2 targeting.

Results

EGFR and HER2 targeting using the therapeutic antibodies cetuximab and trastuzumab had no effect on cellular growth rate, cell cycle distribution, cell migration, clonogenic survival, and radiosensitivity in the cell lines U251 and LN-229. In contrast, siRNA knock-down of EGFR and HER2, reduced the growth rate by 40–65 %. The knock-down of EGFR did not change the cell migration rate in the cell lines U251 and LN-229. However, knock-down of HER2 reduced the cell migration rate by 50 %. Radiobiological analysis revealed that EGFR knock-down induced no radiosensitization in U251MG and LN-229 cells. However, the knock-down of HER2 induced radiosensitization in U251MG cells.

Conclusion

The epidermal growth factor receptor HER2 is a promising anti-tumor target for the therapy of glioblastoma. HER2 targeting may represent a promising strategy to induce cell physiological and radiobiological anti-tumor effects in glioblastoma.

Zusammenfassung

Hintergrund

Die epidermalen Wachstumsfaktorrezeptoren EGFR (HER1) und HER2 haben in verschiedenen humanen Malignitäten eine prognostische Bedeutung und sind funktionell in die molekulare Pathogenese von malignen Gliomen involviert.

Material und Methoden

Wir inhibierten EGFR und HER2 in Glioblastomzelllinien selektiv durch EGFR- und HER2-spezifische siRNAs bzw. durch die Inkubation mit den therapeutischen Antikörpern Cetuximab und Trastuzumab. Die Expression von EGFR und HER2 wurde mittels Real-Time-PCR und Western-Blot-Analysen verifiziert. Um die physiologischen und zellbiologischen Effekte der EGFR- und HER2-Inhibierung zu untersuchen, wurden Zellwachstum, Verteilung der Zellen auf die Zellzyklusphasen, Zellmigration, klonogenes Zellüberleben und Radiosensitivität bestimmt.

Ergebnisse

Die EGFR- und HER2-Inhibierung mit Hilfe der therapeutischen Antikörper Cetuximab und Trastuzumab hatte keinen Effekt auf das Wachstum, die Verteilung der Zellen auf die Zellzyklusphasen, die Zellmigration, das klonogene Zellüberleben und die Radiosensitivität. Im Gegensatz dazu reduzierte der „Knock-down“ von EGFR und HER2 durch die siRNA die Wachstumsrate um 40–65 %. Der „Knock-down“ von EGFR hatte keinen Einfluss auf die Zellmigration der Zelllinien U251MG und LN-229. Der „Knock-down“ von HER2 dagegen reduzierte die Zellmigration um 50 %. In radiobiologischen Untersuchungen zeigte sich keine Radiosensibilisierung in den Zelllinien U251MG und LN-229 nach „Knock-down“ von EGFR. Im Gegensatz dazu induzierte der „Knock-down“ von HER2 eine Radiosensibilisierung in U251MG-Zellen.

Schlussfolgerung

Der epidermale Wachstumsfaktorrezeptor HER2 ist ein vielversprechendes Ziel für eine antitumorale targetorientierte Therapie von Glioblastomen. Die Inhibierung von HER2 scheint dabei eine vielversprechende Strategie zu sein, um zellphysiologische und radiobiologische antitumorale Effekte in Glioblastomen zu induzieren.