Steigerung der Apoptoserate durch kombinierte PI3K/mTOR- und Proteasom-Inhibition bei kolorektalen Karzinomzelllinien

Einleitung: Bei der Mehrzahl der Patienten mit kolorektalem Karzinom lassen sich aktivierende Mutationen in der Signaltransduktion unterhalb des EGF-Rezeptors (RAS/RAF: ca. 40–60% und PI3K/AKT/mTOR: ca. 40–50%) nachweisen, die u.a. einen Einfluss auf Tumorwachstum, -progression und auch therapeutische Resistenzentwicklung aufweisen. In unseren vorangegangenen Untersuchungen konnten wir zeigen, dass die Anwendung des dualen PI3K/mTOR-Inhibitors NV-BEZ235 (Fa. Novartis, Basel) sowohl in vitro als auch im Mausxenograftmodell effektiv das Tumorwachstums hemmt. Für den Proteasominhibitor Bortezomib ist beschrieben, dass seine Anwendung zu einer Akkumulation von phosphoryliertem (aktivierten) AKT und mTOR führt. Vor diesem Hintergrund sehen wir die kombinierte Anwendung von Bortezomib mit NV-BEZ235 als einen möglichen neuen und interessanten Ansatz zur kombinierten Therapie des kolorektalen Karzinoms.

Methode: Durchflusszytometrische, quantitative Bestimmung der AKT-Phosphorylierung an kolorektalen Karzinomzelllinien mit unterschiedlichem Mutationsstatus (RKO: PI3Kmut, k-RASwt; SW620: PI3Kwt, k-RASmut; HT29: PI3Kwt, k-RASwt), sowie Apoptoseassays unter Monotherapie und Kombinationsbehandlungen von Bortezomib und NV-BEZ235.

Ergebnisse: Die alleinige Anwendung von Bortezomib (100 nM) führte in den Zelllinien zu einem signifikanten Anstieg der AKT-Phosphorylierung um über 70% (p<0,01), während diese Aktivierung durch das synchrone Hinzufügen von NV-BEZ235 (100 nM) vollständig verhindert werden konnte. Die Kombination beider Wirkstoffe führte zudem zu einem synergistische Steigerung der Apoptoserate um fast 40% (p<0,01) gegenüber Bortezomib alleine.

Diskussion: In unseren Vorversuchen konnten wir eine effektive Hemmung des Wachstums kolorektaler Karzinomzelllinien durch den Einsatz des PI3K/mTOR-Inhibitors NV-BEZ235 zeigen, die überwiegend auf einen Zellzyklusarrest und nicht zytotoxische Effekte zurückzuführen war. In den aktuellen Untersuchungen wiesen wir nach, dass die kombinierte Anwendung mit dem Proteasominhibitor Bortezomib zu einer synergistischen Steigerung der Apoptoserate führt. Auf der Grundlage dieser vielversprechenden Ergebnisse wurden begonnen, diese Kombination in einem präklinischen Mausxenograftmodell zu testen.