Cytostatic efficacy of DNA-complexes of adriamycin, daunomycin and actinomycin D

Abstract

Inhibitory effects of adriamycin, daunomycin, actinomycin D and of the related DNA-complexes on DNA and RNA synthesis were compared by precursor uptake studies in Novikoff hepatoma cells, human mammary carcinoma cells and human leukemia cells. In addition, nuclear RNA labelling profiles were analyzed in human acute leukemia blast cells and nucleolar RNA synthesis was studied in Novikoff hepatoma cells in vitro after incubations of the tumor cells with adriamycin and DNA-adriamycin. The studies revealed that compared to the free drugs the DNA complexes were generally less active with respect to inhibition of overall DNA and RNA synthesis in these divergent tumor cell types, characteristic differences between adriamycin and daunomycin which are related to a more rapid cellular uptake of daunomycin were still present after complexing of both drugs to calf thymus DNA, and the intracellular mode of action of the free antibiotics was not changed by complex formation with DNA. These results indicate that a preferential incorporation of the macromolecular complexes into the tumor cells by pinocytosis — as originally postulated by Trouet et al. (1972) — is not likely for Novikoff hepatoma cells, human mammary carcinoma cells and human acute leukemia blast cells. In contrast, it may be concluded from this study that the DNA complexes dissociate already at the outer cell membrane resulting in a generally decreased but kinetically drug-specific cellular uptake. In a second communication it will be demonstrated that these in-vitro effects do not correlate with the therapeutic efficacy of the complexed drugs in vivo.Zur cytostatischen Wirksamkeit der DNA-Komplexe von Adriamycin, Daunomycin und Actinomycin D. I. Vergleichende Untersuchungen an Novikoff-Hepatomzellen, menschlichen Mammacarcinomzellen und menschlichen Leukämiezellen Die Hemmeffekte von Adriamycin, Daunomycin und Actinomycin D sowie der entsprechenden DNA-Komplexe bei der DNA- und RNA-Synthese wurden anhand von Vorläufer-Inkorporationsstudien bei Novikoff-Hepatomzellen, menschlichen leukämischen Myeloblasten und menschlichen Mammacarcinomzellen einer vergleichenden Analyse unterworfen. Zusätzlich wurden nucleare RNA-Markierungsprofile in menschlichen Leukämiezellen sowie die nucleolare RNA-Synthese in Novikoff-Hepatomzellen unter dem Einfluß von Adriamycin und DNA-Adriamycin verglichen. Die Untersuchungen ergaben, daß verglichen mit den freien Verbindungen die DNA-Komplexe in den genannten Zelltypen hinsichtlich der Hemmung von DNA- und RNA-Synthese allgemein schwächer wirksam waren, charakteristische Wirkungsunterschiede zwischen Adriamycin und Daunomycin, welche auf die unterschiedliche celluläre Aufnahmerate bezogen wurden, auch nach Komplexbindung der beiden Antibiotica mit DNA vorhanden waren und der intracelluläre Wirkungsmechanismus der freien Cytostatica durch die Komplexbindung nicht wesentlich verändert wurde. Die Resultate lassen darauf schließen, daß eine bevorzugte Aufnahme der makromolekularen DNA-Komplexe in die Tumorzellen durch Pinocytose — wie ursprünglich durch Trouet et al. (1972) postuliert — im Falle von Novikoff-Hepatom, menschlichen Mammacarcinomzellen und menschlichen Leukämiezellen unwahrscheinlich ist. Im Gegensatz hierzu legen die Untersuchungen nahe, daß die DNA-Komplexe bereits an der Zellmembran dissoziieren, wodurch eine zwar generell reduzierte aber kinetisch drogenspezifische celluläre Aufnahme resultiert. In einer zweiten Mitteilung wird nachgewiesen, daß die hier beschriebenen In-vitro-Ergebnisse nicht mit therapeutischen Resultaten in vivo korrelieren.