High sensitivity of circulating tumor cells derived from a colorectal cancer patient for dual inhibition with AKT and mTOR inhibitors

Abstract

The PI3K/AKT/mTOR axis plays a crucial role in colorectal carcinoma (CRC). Here, we demonstrate a pivotal role of this signaling pathway in the CTC-MCC-41 line, which is derived from a patient with colorectal cancer. CTC-MCC-41 is highly sensitive for dual inhibition of AKT/mTOR using MK2206 and RAD001 in vitro and exhibits strong synergistic effects within the nanomolar range in therapeutic drug sensitivity screening assays. Strong activation of the PI3K/AKT/mTOR pathway indicated by the phosphorylation of AKT and downstream substrates could be observed. Furthermore, AKT isoform specific knockdown of AKT1 and AKT2 significantly diminished proliferation of the cell line in comparison to control, suggesting a crucial role of the PI3K/AKT/mTOR pathway in CTC-MCC-41. Therefore, these data may indicate that the inhibition of PI3K/AKT/mTOR pathway in CTCs may be a valuable target to block metastatic progression in CRC patients that should be confirmed in further xenograft mouse models in vivo.

In dieser Arbeit wurde die Relevanz des PI3K/AKT/mTOR-Signalweges in zirkulierenden Tumorzellen von einem Patienten mit kolorektalem Karzinom untersucht. Die aus dem Blut des Patienten isolierte Zelllinie, genannt CTC-MCC- 41, zeigte dabei eine hohe Sensitivität für die Hemmung von AKT und mTOR mittels MK2206 und RAD001 im nanomolaren Bereich. Zudem konnten starke bis sehr starke synergistische Effekte auf die Proliferation der CTC-MCC-41-Zelllinie durch die duale Hemmung von AKT und mTOR beobachtet werden. Im Weiteren konnten wir eine starke Aktivität des PI3K/AKT/mTOR-Signalweges über die Expression von pAKT (S473) und pS6 (S240/S244) in der Zelllinie nachweisen. Interessanterweise ließ sich dabei in den in Suspension wachsenden Zellen im Vergleich zu den adhärent wachsenden Zellen der CTC-MCC-41 eine runterregulierte Expression von pAKT (S473) darstellen. Die Proliferation der CTC-MCC-41-Zellen konnte nach einem lentiviral vermittelten Knockdown von AKT1 und AKT2 signifikant reduziert werden. Insgesamt zeigen sich in den Experimenten erste Anhaltspunkte, die dafürsprechen, dass die therapeutische Hemmung des PI3K/AKT/mTOR- Signalweges in zirkulierenden Tumorzellen eine neue mögliche Therapiestrategie darstellt, um die Metastasierung des kolorektalen Karzinoms zu hemmen.