Umgewidmetes Alkohol-Medikament Disulfiram löst Autophagie aus und wirkt synergistisch mit Chloroquin gegen Darmkrebs

Kolorektales Karzinom bleibt eine bedeutende globale Gesundheitsbelastung, und Drug Repurposing bietet einen schnelleren, kostengünstigeren Weg zu neuen Behandlungen. Disulfiram (DSF), seit über 70 Jahren zur Behandlung der Alkoholabhängigkeit zugelassen, hat als Antikrebsmittel wachsendes Interesse geweckt – aufgrund seines kupferabhängigen Metaboliten CuET, der den p97-NPL4-UFD1-Arm des Ubiquitin-Proteasom-Systems (UPS) stört. Trotz vielversprechender präklinischer Daten haben klinische Studien, die DSF mit anderen Wirkstoffen kombinierten, enttäuscht, was eine vertiefte mechanistische Untersuchung und intelligentere Kombinationsstrategien motiviert.

Diese Studie, durchgeführt in den kolorektalen Krebszelllinien SW480, LoVo und RKO, untersuchte systematisch, wie DSF die Autophagie moduliert und wie diese Modulation therapeutisch genutzt werden kann. Mithilfe von Transmissionselektronenmikroskopie, LC3-Immunfluoreszenz und Western Blotting bestätigten die Autoren, dass DSF die Autophagie dosis- und zeitabhängig robust induziert. Zwei mechanistisch unterschiedliche Signalwege wurden identifiziert. Erstens hemmt DSF (als CuET) das Proteasom durch Angriff auf die p97-NPL4-Achse, was durch eine erhöhte Akkumulation polyubiquitinierter Proteine belegt wird; eine NPL4-Überexpression schwächte die DSF-induzierte Autophagie ab und bestätigte damit diese kompensatorische Beziehung. Zweitens zeigte die RNA-Sequenzierung DSF-behandelter Zellen, dass FOS (kodierend für c-Fos) das einzige autophagiebezogene Gen war, das zelllinienweit konsistent hochreguliert war. c-Fos bindet als Teil des AP-1-Komplexes an den BECN1-Promotor (-582 bis -574 bp) und treibt so transkriptionell die Beclin-1-Expression an. Dies wurde durch qPCR, Western Blotting, pharmakologische Hemmung mit dem AP-1-Inhibitor T-5224 sowie siRNA-vermittelten FOS-Knockdown validiert, wodurch die DSF-induzierte Autophagie jeweils abgeschwächt wurde.

In der Erkenntnis, dass die DSF-induzierte Autophagie wahrscheinlich als pro-survivaler Fluchtmechanismus dient, stellte das Team die Hypothese auf, dass eine Hemmung der Autophagie mit Chloroquin (CQ) mit DSF synergieren würde. CQ, das Lysosomen alkalisiert und den autophagischen Fluss verhindert, erwies sich in Vorversuchen gegenüber 3-Methyladenin (3-MA) als überlegen. Die kombinierte DSF+CQ-Behandlung erzeugte in allen drei CRC-Linien über einen Konzentrationsbereich synergistische Zytotoxizität und reduzierte die Koloniebildung sowie die Zellproliferation deutlich stärker als jedes Medikament allein. Durchflusszytometrie und Western Blotting zeigten eine deutlich verstärkte Apoptose mit erhöhter PARP-Spaltung und Caspase-3-Aktivierung. Mechanistisch gesehen eliminiert die gleichzeitige UPS-Hemmung (DSF) und Autophagie-Lysosom-Blockade (CQ) beide großen intrazellulären Proteinabbauruten und verursacht letalen proteotoxischen Stress. In-vivo-Xenograft-Experimente bestätigten, dass die DSF+CQ-Kombination das Tumorwachstum wirksamer als eine Monotherapie unterdrückte, bei akzeptabler Verträglichkeit.

Diese Erkenntnisse etablieren eine kohärente mechanistische Rationale für ein DSF+CQ-Kombinationsregime beim kolorektalen Karzinom. DSF aktiviert die Autophagie sowohl als kompensatorische Reaktion auf die Proteasomhemmung als auch durch direkte transkriptionelle Programmierung über c-Fos/Beclin-1, und diese Autophagie dämpft die pro-apoptotische Wirksamkeit von DSF. Ihre Blockade durch CQ entzieht den Tumorzellen die letzte Protein-Clearance-Lebensader und wandelt ein partielles Ansprechen in synergistische Letalität um. Da beide Medikamente FDA-zugelassen sind und gut charakterisierte Sicherheitsprofile aufweisen, ist eine klinische Translation machbar.