Cytotoxicity of fractionated paclitaxel (Taxol®) administration in vitro

Abstract

Paclitaxel (Taxol®) is a new anticancer agent with a novel mechanism of action. It has demonstrated broad clinical activity in a variety of malignancies. Several aspects of paclitaxel’s usage remain to be clarified, including the optimal treatment schedule. Furthermore, the diluent of paclitaxel, Cremophor EL/ethanol, alone has shown to be markedly active in tumor samples. The in-vitro cytotoxicity of paclitaxel (Taxol®) due to single dose (1×10 μM, day 1, incubation time: 3 h and 15 h) and fractionated exposure (5×2 μM/day, day 1 to 5, incubation time: 3 h/day) was evaluated, measuring surviving fraction (clonogenic assay) and DNA distribution (flow cytometric analysis). In the control population, the diluent Cremophor EL/ethanol or a phosphate buffered salt solution (PBS) were applied using identical doses and schedules. A mammalian fibroblast cell line (HyB14FAF28) was used. Fractionated application of paclitaxel (Taxol®) produced a significant lower clonogenic survival (0.63) in comparison with single dose exposure for 3 h (0.84) and 15 h (0.82). DNA analysis showed no evidence for a significant difference in DNA distribution of the paclitaxel-specific G2/M phase over a 10-day period. Controls with the diluent Cremophor EL/ethanol showed a clonogenic survival of 0.87 (3 h exposure) and 0.88 (15 h exposure) versus 0.65 after fractionated drug administration (5×2 μM/day, day 1 to 5, incubation time: 3 h/day). PBS controls and untreated controls did not show any significant effect. It seems that clonogenic survival after Taxol® exposure of this mammalian fibroblast cell line varies with treatment schedule through a yet unknown process that does not involve G2/M arrest. The results indicate the treatment effects to be mainly based on the diluent combination without any further benefit induced by paclitaxel. Paclitaxel (Taxol®) ist eine neue Antikrebssubstanz mit einem neuartigen Wirkmechanismus. Es hat gegenüber zahlreichen malignen Erkrankungen klinische Aktivität demonstriert. Verschiedene Aspekte des Einsatzes von Paclitaxel wie das optimale Behandlungsschema sind noch ungeklärt. Darüber hinaus ist auch das Lösungsmittel von Paclitaxel, Cremophor EL/Ethanol, gegenüber Tumoren wirksam. Die In-vitro-Zytotoxizität von Paclitaxel (Taxol®) wurde entsprechend der Einmalgabe (1mal 10 μM, Tag 1, Inkubationzeit: drei Stunden und 15 Stunden) und der fraktionierten Gabe (5mal 2 μM/d, Tag 1 bis 5, Inkubationzeit: drei Stunden pro Tag) anhand der Bestimmung der klonogenen Überlebensfraktion (Koloniebildungstest) und der DNA-Verteilung (Flußphotozytometrie) ermittelt. In den Kontrollpopulationen wurden das Lösungsmittel Cremophor EL/Ethanol sowie eine phosphatgepufferte Salzlösung (PBS) in identischer Dosierung und nach identischem Schema appliziert. Es wurde eine Fibroblasten-Säugetierzellinie (HyB14FAF28) verwendet. Fraktionierte Paclitaxel-(Taxol®-)Applikation ergab eine signifikant geringere klonogene Überlebensfraktion (0,63) im Vergleich mit der Einmalgabe über drei Stunden (0,84) und 15 Stunden (0,82). Die DNA-Analyse zeigte keinen Hinweis auf einen signifikanten Unterschied in der DNA-Verteilung der für Paclitaxel interessanten G2/M-Phase während eines Zeitraums von zehn Tagen ab Applikation. In den Kontrollen ergaben sich für das Lösungsmittel Cremophor EL/Ethanol klonogene Überlebensfraktionen von 0,87 (Drei-Stunden-Gabe) and 0,88 (15-Stunden-Gabe) gegenüber 0.65 nach fraktionierter Gabe (5mal 2 μM/d, Tag 1 bis 5, Inkubationzeit: drei Stnden pro Tag). Die PBS-Kontrolle sowie die unbehandelte Kontrolle zeigten keinen signifikanten Effekt. Es scheint, daß sich bei dieser Fibroblasten-Säugertierzellinie die klonogene Überlebensfraktion nach Taxol®-Gabe mit dem Behandlungsschema durch einen bis jetzt unbekannten Mechanismus, der keinen G2/M-Block enthält, verändert. Die Ergebnisse zeigen einen Behandlungseffekt, der hauptsächlich auf der Kombination mit dem Lösungsmittel ohne einen zusätzlich induzierten Gewinn durch Paclitaxel basiert.

DOI: 10.1007/BF03038226

5 Figures and Tables

Cite this paper

@article{Plawilm1998CytotoxicityOF, title={Cytotoxicity of fractionated paclitaxel (Taxol®) administration in vitro}, author={Ludwig Pla\sswilm and Nils Cordes and Rainer Fietkau and Rolf Sauer}, journal={Strahlentherapie und Onkologie}, year={1998}, volume={174}, pages={37-42} }