Open Access

Amanda Herbrand

• Cancer is one of the leading causes of death across all countries and its diagnosis still yields fear for the affected patient. Although treatment of cancer has made marvelous progress compared to the agents available thirty years ago, a cure for cancer, however, is still a distant prospect. Modern therapy still is a burden for many patients due to heavy side effects. With the development of agents targeting specific molecular targets on cancer cells, a new field of cancer therapy was opened and a small success story in the history of cancer began. Aurora kinases represent a relatively new target in cancer therapy. The kinase is a essential part of mitosis and cell cycle progression and its overexpression has been shown to be related to many kinds of malignancies. Allosteric inhibition of a kinase is an increasing pre-clinical approach not yet established in the treatment of patients. In this thesis, we combine allostery with another innovative approach that is drug repurposing. If repurposed, a drug can be permitted to fast track drug admission to clinical trials. I set up a screening of 1280 FDA approved drugs to identify small molecule compounds that affect the binding of Aurora kinase A and its main physiologic binding partner, TPX2. Further, I characterized the positive hits in vitro for their capabilities to displace TPX2 from Aurora A, to inhibit Aurora kinase activity, to thermally stabilize the protein and performed assays to determine their dissociation constant. Last but not least, I tested the compounds in cells for their effect on the cell viability and cell cycle via flow cytometry. Comparing the hit-compounds with controls I found that ATP-competitive AurA inhibitor MLN 8237 strongly displaces the interaction of Aurora A with TPX2. Summarized, we identified eight hit compounds allosterically affecting Aurora A, but no compound proved to be active in all assays. Just one compound, PS 731, identified in another screening performed by our group and further characterized in this thesis remains interesting, especially when put in context with recent publications released in the time between the start of experiments for this thesis and its finalization.
• Auch heutzutage stellt Krebs immer noch eine der Haupttodesursachen der Welt dar. Für viele Patienten birgt die Diagnose Krebs große Angst, obwohl die Krebsbehandlung im Vergleich zu den vor dreißig Jahren erhältlichen Mitteln erstaunliche Fortschritte gemacht hat. Ein Heilmittel gegen Krebs ist jedoch noch in weiter Ferne und die moderne Therapie ist für viele Patienten aufgrund schwerer Nebenwirkungen immer noch eine Belastung. Mit der gezielten Entwicklung von Wirkstoffen gegen molekulare Marker auf den Krebszellen wurde ein neues Feld der Krebstherapie eröffnet und eine kleine Erfolgsgeschichte in der Geschichte des Krebses begann. Aurora Kinasen stellen ein neueres Ziel in der Krebstherapie dar. Die Kinase ist ein wesentlicher Bestandteil von Mitose und Zellzyklusprogression und ihre Überexpression wurde mit einigen malignen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Die allosterische Inhibition einer Kinase ist ein neuer Ansatz, der in der Forschung wenig etabliert und bisher in klinischen Studien kaum zu finden ist. In dieser Doktorarbeit kombinieren wir allosterische Inhibition mit einem anderen innovativen Ansatz, der Neuverwendung von bereits zugelassenen Medikamenten für neue Indikationen. Wir haben ein Screening von etwa 1200, bereits von der amerikanischen Food and Drug Association (FDA) zugelassenen Medikamenten durchgeführt, um niedermolekulare Verbindungen zu identifizieren, die die Bindung von Aurora Kinase A und seinem wichtigsten physiologischen Bindungspartner, TPX2, stören. Des Weiteren haben wir in verschiedenen Experimenten die positiv-getesteten Substanzen aus dem Screening auf ihre Fähigkeiten hin untersucht, die Eigenschaften von Aurora A und das Verhalten in Zellen zu beeinflussen. Zusammengefasst konnten wir acht Trefferverbindungen identifizieren, die Aurora A allosterisch beeinflussen, aber keine Verbindung erwies sich als aktiv in allen durchgeführten Experimenten. Nur eine Verbindung, PS 731, die in einem anderen von unserer Gruppe durchgeführten Screening identifiziert und in dieser Arbeit weiter charakterisiert wurde, bleibt interessant - insbesondere im Zusammenhang mit neueren Veröffentlichungen in der Zeit zwischen dem Beginn der Experimente für diese These und ihrer Fertigstellung.