title: Wirkung des dualen PI3K/mTOR-Inhibitors NVP-BEZ235 auf die Kombination von Cisplatin und Bestrahlung bei HPV-negativen und -positiven Plattenepithelkarzinom-Zellen der Kopf-Hals-Region
Creators: name: Gröbner, Carolin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2022
Subjects: Medical sciences Medicine
Medizin

description: Squamous cell carcinoma of the head and neck region (HNSCC) is the six most frequent malignant disease worldwide. Besides alcohol and nicotine consumption, local infection with human papilloma viruses (mainly HPV-16 and HPV-18) contributes to oncogenesis. Therefore, a distinction is made between HPV-neg. and HPV-pos. HNSCC. This tumour is generally treated by a multi-modal concept, which - especially in case of an advanced stage – includes radio-chemotherapy with cisplatin. While for HPV-neg. HNSCC 5-years survival is still below 50-60%, for HPV-pos. HNSCC values above 90% are reached. Unfortunately, these results are often accompanied with severe side-effects causing a drastic reduction in quality of life. It was shown in a previous report of this lab, that the PI3K/Akt/mTOR-pathway, which is often mutated in HNSCC, is strongly depressed, when using the specific inhibitor NVP-BEZ235 leading also to a pronounced radiosensitization, which is independent of the HPV status. It was now tested whether BEZ235 can also be used to enhance the effect of irradiation when combined with cisplatin. The experiments were carried in six HPV-neg. (FaDu, UM-SCC-3, UM-SCC-6, UM-SCC-11b, UT-SCC-33, Cal33) and six HPV-pos. lines (UD-SCC-2, UM-SCC-104, UM-SCC-47, 93VU-147T, UPCI:SCC-152, UPCI:SCC-154). This great number of cell lines was necessary to cover the broad heterogeneity of HNSCC cell lines. The effect on cell survival was determined via colony-forming-assay. Overall, the following results are obtained: 1. There was a trend that the effect of cisplatin alone on cell survival was stronger for HPV-pos. cells. 2. Pretreatment by 50 nM BEZ235 for two hours strongly enhances the effect of cisplatin in all six HPV-pos. cell lines, while except for UM-SCC-11b cells no such effect is seen for HPV-neg lines. 3. In line with previous data cisplatin alone was found to have no or only a marginal effect on radiosensitivity. For UD-SCC-2 cells even a slight reduction in radiosensitivity was observed. 4. In contrast, for all cell lines tested pretreatment of BEZ235 was found to result in a strong radiosensitization as already reported previously. 5. Pretreatment with BEZ235 was also found to enhance the effect of cisplatin on radiosensitivity. Even for a small X-ray dose of 2 Gy cisplatin was found to result in a significant radiosensitization, when cells were pretreated by BEZ235. It is shown for the first time for HNSCC-cells, that the suppression of the PI3K/Akt/mTOR-pathway by BEZ235 always results in significant enhancement of the combined treatment with X-irradiation and cisplatin. This effect was independent of the HPV status. Without pretreatment by BEZ235 cisplatin has no or only a minor effect on radiosensitivity. It needs to be investigated for HNSCC patients, whether such a pretreatment with BEZ235 can be used to enhance the effect of radiochemotherapy with cisplatin and thereby increasing the cure rate with a possible chance to reduce the side-effects for these patients.
description: Plattenepithelkarzinome der Kopf-Hals-Region (HNSCC) sind weltweit die sechs häufigste Tumorerkrankung. Ursachen für diese Erkrankung sind neben Alkohol- und Nikotinkonsum auch die Infektion mit Humanen Papillomaviren, weshalb zwischen HPV-neg. und HPV-pos. HNSCC unterschieden wird. Die multimodale Behandlung dieses Tumors beinhaltet im fortgeschrittenen Stadium in der Regel eine Radiochemotherapie mit Cisplatin. Während bei HPV-neg. HNSCC die Heilungsraten nach dieser Therapie bei etwa 50-60% stagnieren, werden für HPV-pos. HNSCC Raten bis 90% erreicht. Sehr häufig sind diese Ergebnisse allerdings mit erheblichen Nebenwirkungen und damit Einschränkungen in der Lebensqualität verbunden. In vorangehenden Untersuchungen der Arbeitsgruppe wurde gezeigt, dass der in HNSCC häufig mutierte PI3K/Akt/mTOR-Signalweg sehr effektiv durch den spezifischen Inhibitor NVP-BEZ235 unterdrückt wird und dadurch unabhängig vom HPV-Status eine deutliche Strahlensensibilisierung erreicht werden kann. In der nachfolgenden Studie sollte geklärt werden, ob durch BEZ235 auch die in der Regel bei HNSCC verwendete Kombinationstherapie aus Strahlung und Cisplatin gesteigert werden kann. Diese Untersuchungen wurden durchgeführt an sechs HPV-negativen (FaDu, UM-SCC-3, UM-SCC-6, UM-SCC-11b, UT-SCC-33, Cal33) sowie sechs HPV-positiven HNSCC-Linien (UD-SCC-2, UM-SCC-104, UM-SCC-47, 93VU-147T, UPCI:SCC-152, UPCI:SCC-154). Mit der großen Zahl an Zelllinien sollte der breiten Heterogenität der HNSCC-Zellen Rechnung getragen werden. Die Wirkung auf das Zellüberleben wurde mittels des Koloniebildungstests bestimmt. Insgesamt konnten folgende wichtige Beobachtungen gemacht werden: 1. Auf das Überleben der HPV-pos. Zellen hat Cisplatin allein eine (wenn auch nicht signifikant) höhere Wirkung als bei den HPV-neg. Zellen. 2. Durch eine zweistündige Vorbehandlung mit 50 nM BEZ235 wird in allen sechs HPV-pos. Zelllinien die Wirkung von Cisplatin verstärkt. In den HPV-neg. Linien zeigt sich jedoch bis auf die Linie UM-SCC-11b kein Effekt. 3. In Übereinstimmung mit früheren Daten bewirkt Cisplatin allein keine oder nur eine sehr geringe Steigerung der Strahlenempfindlichkeit, bzw. führt im Falle der UD-SCC-2 Zellen sogar zu einer geringen Strahlenresistenz. 4. Unabhängig vom HPV-Status wird in Übereinstimmung mit früheren Daten durch eine Vorbehandlung mit BEZ235 eine deutliche Strahlensensibilisierung erreicht. 5. Bei einer Vorbehandlung mit BEZ235 bewirkt Cisplatin unabhängig vom HPV-Status stets eine signifikante Steigerung der Strahlenempfindlichkeit. Diese Signifikanz wird selbst für eine geringe Strahlendosis von 2 Gy beobachtet. Damit zeigt diese Arbeit erstmalig, dass in HNSCC-Zellen bei Unterdrückung des PI3k/Akt/mTOR-Signalweges mittels BEZ235 durch Cisplatin stets eine deutliche Strahlensensibilisierung erreicht werden kann. Dieser Effekt ist dabei unabhängig vom HPV-Status. Ohne Vorbehandlung mit BEZ235 bewirkt Cisplatin keine oder nur eine sehr geringe Strahlensensibilisierung. Langfristig ist daher zu untersuchen, ob bei Patienten mit einem HNSCC durch eine Vorbehandlung mit BEZ235 die Wirkung einer Radiochemotherapie mit Cisplatin gesteigert werden kann und damit die Heilungsraten erhöht werden mit einer möglichen Reduktion der Nebenwirkungen.