In-vitro- and in-vivo-inhibition of the AKT-pathway in melanoma by a novel small-molecule inhibitor

Konstitutiv aktivierte Signalwege sind verantwortlich für die malignen Veränderungen in Melanozyten, die zur Entstehung des Melanoms beitragen. Im Mittelpunkt dieser Veränderungen stehen der PI3Kinase-AKT-Signalweg und der MAPK-ERK-Signalweg als wichtige Schlüsselwege in der Zellzykluskontrolle. Daher zielen viele neue Therapieversuche im Kampf gegen das Melanom auf die Kontrolle und Regulation dieser Wege. In dieser vorliegenden Arbeit wurden erstmals die Effekte eines neuen PI3K-Inhibitors, BAY-80-6946, und Wortmannin alleine und in Kombinationsbehandlungen mit den MEK1/2-Inhibitoren PD98059 und U0126 in vitro und in vivo untersucht. Zunächst wurden humane Melanomzellen auf konstitutiv aktivierte Signalwege in vitro per Western Blot untersucht und ihre Wachstumsraten im Mausmodell ermittelt. Die humane Melanomzelllinie LOX zeigte eine hohe konstitutive Expression von aktiviertem AKT und ERK, während A375 nur eine geringe Aktivität dieser beiden Signalwege aufwies. Dennoch besaßen diese beiden Zelllinien ein großes Wachstumspotential im Mausmodell im Vergleich zu anderen getesteten Zelllinien. A375 und LOX wurden in Zellkulturexperimenten mit den PI3Kinase-Inhibitoren Bay-80-6946 und Wortmannin sowie den MEK1/2-Inhibitoren PD98059 und U0126 behandelt und Tumor-relevante Zellfunktionen wie Proliferation und Apoptose gemessen. Die Zelllinien zeigten ein unterschiedliches Ansprechen auf die verschiedenen Inhibitoren und keine der Behandlungen wies eine zufriedenstellendes Ergebnis hinsichtlich der Anti-tumoralen Funktion auf. Bei dualer PI3Kinase- und MEK1/2-Hemmung zeigten sich jedoch deutliche synergistische Effekte, so dass diese Behandlungsform einen vielversprechenden Ansatz im Kampf gegen das Melanom darstellt.Constitutive activated signaling pathways are responsible for malignant changes in melanocytes that lead to melanoma. PI3Kinase-AKT-pathway and MAPK-ERK-pathway are known to play a significant role within the melanoma signaling network. Therefore, emerging therapies aim towards the regulation of crucial cell-signalling pathways in this disease. In this study the effect of the novel PI3K-inhibitor BAY-80-6946 and Wortmannin alone and in combination with the MEK1/2-Inhibitors PD98059 and U0126 were assessed for the first time. At first human melanoma cell lines were characterized regarding their molecular patterns in-vitro by Western Blot and growth rates in vivo. The human melanoma cell line LOX showed a high constitutive expression of activated AKT and ERK whereas A375 had low levels of activated AKT and ERK. Regardless, both cell lines showed strong growth capacities in vivo. The cell lines were treated with the PI3K-inhibitors BAY-80-6946 and Wortmannin as well as with the MEK1/2-inhibitors U0126 and PD98059 in vitro and tumour-relevant cell functions such as proliferation and apoptosis were assessed. The results showed a wide variability between the cell lines and none of the inhibitors used provided a satifactory treatment. However, when the agents were combined a synergistic effect was noted. Thus, combined targeting of the PI3Kinase-AKT-pathway and MAPK-ERK-pathway seems to be a promising strategy in fighting melanoma.2013-02-1