Rezeptor-Tyrosinkinasen (RTKs) sind eine Familie von Transmembranrezeptoren, die wichtige Signalwege als Reaktion auf Wachstumsfaktoren, Zytokine, Hormone und andere extrazelluläre Signalmoleküle vermitteln. RTKs steuern eine Vielzahl von essentiellen Prozessen wie Zellproliferation, Zellmigration, Differenzierung und Überleben . Die RTK-Familie umfasst unter anderem epidermale Wachstumsfaktorrezeptoren (EGFR), Fibroblasten-Wachstumsfaktorrezeptoren (FGFRs), Insulin- und insulinähnliche Wachstumsfaktorrezeptoren (IR und IGFR), von Blutplättchen abgeleitete Wachstumsfaktorrezeptoren (PDGFRs), vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktorrezeptoren (VEGFRs), Hepatozyten-Wachstumsfaktorrezeptoren (HGFRs) und Proto-Onkogen-C-KIT . Diese Rezeptoren haben eine ähnliche molekulare Architektur mit einer Ligandenbindungsregion in der extrazellulären Domäne, einer Transmembranhelix und einer zytoplasmatischen Region, die eine Tyrosinkinasedomäne enthält . Ihre Aktivierung beruht auf einer ligandeninduzierten Dimerisierung, die zu einer Rezeptor-Auto-Phosphorylierung spezifischer Tyrosinreste in ihrer intrazellulären Domäne führt. Diese Phosphorylierungsereignisse erzeugen Andockstellen für Src-Homologie 2 (SH2) -domänenhaltige Proteine, die wiederum verschiedene intrazelluläre Signalwege steuern, wie mitogenaktivierte Proteinkinasen (MAPK), Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K), Phospholipase C-γ (PLCy) und JAK / STAT (Abb. 1).

Schematische Darstellung einer Rezeptor-Tyrosinkinase und des nachgeschalteten MAPK-Signalwegs. Die RTK besteht aus einer Ligandenbindungsregion in der extrazellulären Domäne, einer Transmembranhelix und einer cytoplasmatischen Region, die eine Tyrosinkinasedomäne enthält. Seine Aktivierung beruht auf einer ligandeninduzierten Dimerisierung, die zu einer Rezeptor-Auto-Phosphorylierung spezifischer Tyrosinreste in seiner intrazellulären Domäne führt. Das GRB2-Adapterprotein bindet an das phosphorylierte RTK und an den Nukleotidaustauschfaktor SOS, der als positiver Regulator von RAS wirkt und dessen Wechselwirkung mit den Serin / Threonin-Kinasen der RAF-Familie ermöglicht, wodurch MEK aktiviert wird, was wiederum ERK aktiviert. ERK hat viele Substrate, die Proliferation, Differenzierung, Überleben und Migration steuern

Genetische Veränderungen, die die Aktivität, Häufigkeit, zelluläre Verteilung oder Regulation von RTKs verändern, werden bei einer Vielzahl von Malignomen beobachtet . Genmutationen, die EGFR-Mitglieder betreffen, wurden mit mehreren Krebsarten in Verbindung gebracht. Bei Brustkrebs wird bei etwa 10-30% der Patienten eine Überexpression von HER2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2) festgestellt . Mutationen, die das EGFR-Gen beeinflussen, führen zu einer Überexpression bei 30-50% der Glioblastome , 25-82% bei Darmkrebs und 5-20% bei nicht-kleinzelligem Lungenkrebs . Mutationen im PDGFRa-Gen wurden bei 5% des gastrointestinalen Stromakarzinoms (GIST) gefunden, und Amplifikationen von PDGFRa wurden bei 5-10% des Glioblastoma multiforme, beim Oligodendrozytom, beim Plattenepithelkarzinom der Speiseröhre und beim Arterie-Intima-Sarkom berichtet . Mutationen im KIT finden sich meist bei Leukämie, gastrointestinalen Stromatumoren (GIST), testikulären Keimzelltumoren (TGCT) und Melanomen . Diese Mutationen, die RTKs beeinflussen, führen zu erhöhter Zellproliferation, Überleben, Invasion und Metastasierung durch Aktivierung nachgeschalteter Signalwege wie dem MAPK-Signalweg und dem PI3K-Signalweg.

Der MAPK-Signalweg ist eine der am stärksten deregulierten Signalkaskaden im menschlichen Krebs . RTKs übertragen Signale an den MAPK-Pfad durch die kleinen GTPasen der RAS-Familie. Das GRB2-Adapterprotein bindet über seine SH2-Domäne an das phosphorylierte RTK und über seine SH3-Domänen an den Nukleotidaustauschfaktor Son of Sevenless (SOS). SOS wirkt als positiver Regulator von RAS, indem es den Austausch von Nukleotidguanosindiphosphat (GDP) zu Nukleotidguanosintriphosphat (GTP) fördert. Dieser Austausch aktiviert RAS und ermöglicht seine Interaktion mit einer Reihe von Effektoren, insbesondere den Serin / Threonin-Kinasen der RAF-Familie, die MAP-Kinase-Kinasen (MEK) aktivieren, die wiederum die MAP-Kinasen (ERK) aktivieren. ERK hat viele Substrate, die Proliferation, Differenzierung, Überleben und Migration steuern (Abb. 1).

Der PI3K-Signalweg, definiert durch PI3K, AKT und Säugetier-Target von Rapamycin (mTOR), kontrolliert die meisten Kennzeichen von Krebs, einschließlich Proliferation, Überleben und Motilität, und trägt zu krebsfördernden Aspekten der Tumorumgebung bei, wie Angiogenese . Es wird stromabwärts von RTKs durch zwei Mechanismen aktiviert. Zunächst dient ein phosphorylierter Tyrosinrest am Rezeptor als Andockstelle für die regulatorische p85-Untereinheit von PI3K und die katalytische Untereinheit von PI3K, p110, an die Plasmamembran. Zweitens induziert aktiviertes RAS stromabwärts der RTK die Membrantranslokation und Aktivierung der p110-Untereinheit von PI3K . Aktiviertes PI3K wandelt Phosphatidylinositol-4,5-Phosphat (PIP2) in Phosphatidylinositol-3, 4, 5-Phosphat (PIP3) um, das eine Andockstelle für die Pleckstrin-Homologie (PH) -Domäne von Phosphoinositol-abhängiger Kinase-1 (PDK1) und AKT ist. AKT wird dann an Threonin 308 (Thr308) durch PDK1 und an Serin 473 (Ser473) durch die mTOR-Kinase aus dem mTOR-Komplex 2 (mTORC2) phosphoryliert (Fig. 2). mTOR-Kinase-Funktionen in Verbindung mit verschiedenen Sätzen von Proteinen, um zwei verschiedene Komplexe zu bilden, mTORC1 (mTOR-Komplex 1) und mTORC2, die große Komplexe mit mehreren Proteinkomponenten sind. Beide Komplexe teilen sich die mTOR-Kinase, mLST8 (auch bekannt als GbL), DEPTOR und den Tti1 / Tel2-Komplex. mTORC1 enthält auch regulatorisch-assoziiertes Protein des Säugetierziels von Rapamycin (RAPTOR) und PRAS40, während mTORC2 Rapamycin-unempfindliche Proteine von mTOR (RICTOR), mSIN1 und Protor1 / 2 enthält (Abb. 2). Im Vergleich zu mTORC1 ist mTORC2 aufgrund seines Gerüstproteins RICTOR unempfindlich gegen Rapamycin. Die meisten Studien konzentrierten sich auf mTORC1; daher sind die Regulationen und Funktionen von mTORC2 und der spezifische Mechanismus von Rictors Regulation von mTORC2 und anderen Funktionen weniger gut verstanden . mTORC2 ist die zentrale Komponente im PI3K-AKT-Signalweg, phosphoryliert AKT bei Ser473 und verursacht dessen Aktivierung . Andere Substrate von mTORC2 sind AGC-Kinasen, SGK und PKC, die mehrere Funktionen bei der Kontrolle des Zellüberlebens, der Stoffwechselregulation und der Organisation des Zytoskeletts haben .

Schematische Darstellung eines RTK und des nachgeschalteten PI3K/AKT-Signalwegs. PI3K wird stromabwärts von RTKs durch zwei Mechanismen aktiviert. Zunächst dient ein phosphorylierter Tyrosinrest am Rezeptor als Andockstelle für die regulatorische p85-Untereinheit von PI3K und die katalytische Untereinheit von PI3K, p110, an die Plasmamembran. Zweitens induziert aktiviertes RAS stromabwärts des RTK die Membrantranslokation und Aktivierung der p110-Untereinheit von PI3K. Aktiviertes PI3K wandelt PIP2 in PIP3 um, das eine Andockstelle für PDK1 und AKT ist. AKT wird dann an Thr308 durch PDK1 und an Ser473 durch die mTOR-Kinase aus dem mTOR-Komplex 2 (mTORC2) phosphoryliert. mTORC2 wird durch sein Gerüstprotein RICTOR definiert und fördert die Stabilität und Aktivierung von AKT, SGK und PKC. AKT aktiviert Downstream-Signale, die an Zellproliferation, Differenzierung, Überleben und Migration beteiligt sind

RICTOR ist eine Schlüsselkomponente von mTORC2 und wird für die mTORC2-Funktion benötigt, was durch eine signifikante Hemmung der Aktivierung von AKT durch RICTOR-Knockdown gezeigt wird . Daher spielt RICTOR als kritischer Regulator des PI3K / AKT-Signalwegs eine wichtige Rolle in Tumoren, die durch RTK-Veränderungen ausgelöst werden. Darüber hinaus wurde kürzlich gezeigt, dass das RICTOR-Gen bei Krebs amplifiziert ist, was seine Rolle bei der Krebsentstehung und sein Potenzial als therapeutisches Ziel hervorhebt.

Ein detailliertes Verständnis des molekularen Mechanismus, der der RTK-induzierten Tumorentstehung zugrunde liegt, ist für die Entwicklung wirksamer therapeutischer Strategien für diese Untergruppe von Tumoren unerlässlich. Diese Übersicht hebt die wichtige Rolle hervor, die RICTOR stromabwärts von RTK in Tumorzellen spielt, und das Potenzial einer gezielten Hemmung von RICTOR / mTORC2 bei der Behandlung von Tumoren mit Veränderungen der RTK-Signalgebung.

RICTOR-Amplifikation und -überexpression bei Krebs

Mehrere Studien haben eine Amplifikation des RICTOR-Gens oder eine Überexpression seines Proteins bei verschiedenen Krebsarten gezeigt. Unter den RICTOR-amplifizierten Proben sind die häufigsten Tumorarten neuroendokriner Prostatakrebs (18%) und Plattenepithelkarzinom der Lunge (16%), gefolgt von Sarkom (12%) und Speiseröhren- und Magenkrebs (10%). Interessanterweise wurden auch RTK-Veränderungen in diesen Tumoren identifiziert, und die Analyse der verfügbaren Datenbanken über das cBioPortal for Cancer Genomics zeigt eine Tendenz zum gleichzeitigen Auftreten von RICTOR- und RTK-Veränderungen in diesen Tumoren (siehe TCGA-Datenportal; (Abb. 3).

Häufigkeit von Veränderungen von RICTOR, EGFR, ERBB2, KIT, PDGFRA und PDGFRB bei verschiedenen Tumortypen. Klammern weisen auf eine Tendenz zum gleichzeitigen Auftreten von RICTOR- und RTK-Veränderungen hin. Wenn das Ko-Auftreten statistisch signifikant ist, wird es mit * (P < 0,05) oder ** (P < 0,01) angegeben. Die Daten werden aus den öffentlich zugänglichen TCGA-Datensätzen abgeleitet und über das cBioPortal for Cancer Genomics bezogen. NSCLC: Nicht kleinzelliger Lungenkrebs. SCC: Plattenepithelkarzinom

RICTOR wurde als das am häufigsten amplifizierte Gen identifiziert beobachtet (~ 14% Patienten) in einer Kohorte von metastasiertem kleinzelligem Lungenkrebs (SCLC), wobei die Variation der RICTOR-Kopienzahl mit der RICTOR-Proteinexpression in SCLC-Zellen korrelierte. Das Gesamtüberleben bei SCLC-Patienten mit RICTOR-Amplifikation war signifikant verringert . Darüber hinaus zeigte die Analyse der Datenbank des Cancer Genome Atlas (TCGA) auf RICTOR-Veränderung, dass RICTOR bei etwa 13% (132/1016) der Patienten mit Lungenkrebs, einschließlich 10, amplifiziert wurde.3% beim Lungenadenokarzinom (53/515) und 15,8% (79/501) beim Plattenepithelkarzinom . Interessanterweise zeigten in einer Untergruppe von 85 Fällen mit RICTOR-Amplifikation 41% (35/85) mindestens eine Veränderung in einem RTK-Gen (EGFR, HGFR, FGFR, ALK, KIT usw.) . Eine Studie an 640 Patienten mit metastasierten soliden Tumoren (hauptsächlich Magen-Darm- und Lungenkrebs) bestätigt die Amplifikation von RICTOR bei Lungenkrebs und zeigte, dass die RICTOR-Amplifikation bei Magenkrebs (GC) selten, aber rezidivierend war. Die Prävalenz der durch NGS nachgewiesenen und durch FISH bestätigten RICTOR-Amplifikation bei Patienten mit GC betrug 3.8% (6/160) . Erhöhte RICTOR-Expression wurde auch in GC gefunden und korrelierte direkt mit Tumorgröße, Invasion der Magenwand, Infiltration von Lymphknoten und Gefäßen, Tumorstadium und Differenzierung. Diese Ergebnisse legen nahe, dass RICTOR bei Patienten mit GC mit Tumorprogression und schlechter Prognose assoziiert ist und daher als neuartiger Biomarker für die Prognose verwendet werden könnte . In einer Kohorte von 201 Fällen von Plattenepithelkarzinomen der Speiseröhre (ESCC) wurde die RICTOR-Expression durch Immunhistochemie geschätzt und mit klinisch-pathologischen Parametern assoziiert. Der Prozentsatz der RICTOR-positiven Expression betrug 70,6% (142/201), was positiv mit dem AJCC-Stadium (American Joint Committee on Cancer) der ESCC-Patienten korrelierte und mit einer schlechten Prognose verbunden war. Die Expression von RICTOR und das AJCC-Stadium III oder IV waren unabhängige Risikofaktoren für ESCC . Eine Studie des RICTOR-Locus durch CGH-Array in einer Reihe von 43 Melanom-Kurzzeitkulturen zeigte, dass RICTOR in 19 von 43 Melanom-Zelllinien (44%) amplifiziert wurde und dass die Amplifikation unabhängig vom BRAF- und NRAS-Mutationsstatus war, den häufigsten Mutationen im Melanom. Die Quantifizierung der RICTOR-mRNA in 22 Melanom-Kurzzeitkulturen bestätigte, dass die RICTOR-Locus-Amplifikation mit einem Anstieg des RICTOR-mRNA-Spiegels verbunden war . Bei Brustkrebs wurde RICTOR in HER2-amplifizierten Proben angereichert und korrelierte mit einer erhöhten Phosphorylierung von AKT bei S473, was mit einer möglichen Rolle von mTORC2 bei HER2-amplifiziertem Brustkrebs übereinstimmt. In invasiven Brustkrebsproben war die RICTOR-Expression im Vergleich zu nicht-malignen Geweben signifikant hochreguliert . Neben Lungenkrebs, ESCC, Melanom, GC und Brustkrebs wurde eine RICTOR-Überexpression auch bei Glioblastomen , hepatozellulären Karzinomen und pankreasduktalem Adenokarzinom (PDAC) berichtet .

Da RICTOR eine Schlüsselrolle bei der mTORC2-Bildung und AKT-Aktivierung spielt, kann es auch eine Schlüsselrolle beim tumorigenen Potenzial veränderter RTK spielen. Die RICTOR-Deregulation könnte wichtige Auswirkungen auf die Tumorentwicklung haben, entweder weil sie mit veränderten RTKs zusammenarbeitet, um Zellen zu transformieren, oder als kritischer Regulator eines Hauptweges stromabwärts von RTKs.

RICTOR-Effekte auf Zellproliferation, Zellüberleben und Angiogenese

Die Korrelation zwischen RICTOR-Überexpression, Tumorprogression und schlechtem Überleben bei einer Vielzahl von Krebsarten legt nahe, dass die RICTOR-Amplifikation eine Rolle bei der Zellproliferation, dem Zellüberleben oder der Tumormikroumgebung spielt. Im Folgenden fassen wir die jüngsten Forschungen zur Biologie der RICTOR-Signalisierung bei Krebserkrankungen zusammen, bei denen die RTK-Signalisierung eine wichtige Rolle spielt.

Brustkrebs

Die Bedeutung der PI3K/AKT-Signalisierung ist in HER2-amplifizierten Brustkrebsmodellen gut dokumentiert und die Rolle von RICTOR/mTORC2 wird zunehmend anerkannt. Die Hemmung von mTORC1 / 2 durch die mTOR-Kinase-Inhibitoren PP242 und OSI-027 oder RICTOR Knockdown unterdrückte effektiv die Phosphorylierung von AKT (S473) und die Proliferation und Migration von Brustkrebszellen. Es förderte auch Serum-Hunger- oder Cisplatin-induzierte Apoptose und verhinderte das Wachstum von Brusttumoren in vivo in einem Xenotransplantat-Modell . RICTOR / mTORC2 wurde auch als wesentlich für die Fähigkeit von HRG (EGF-like Growth Factor) angesehen, die Transformation von HRG-sensitiven Brustkrebszellen zu fördern. Die Störung des mTORC2-Arms des Signalwegs über den Knockdown von RICTOR schwächte die Fähigkeit von HRG, die HER2-abhängige Onkogenese zu fördern, signifikant ab . Diese Ergebnisse wurden in einem HER2 / Neu-Mausmodell für Brustkrebs bestätigt, bei dem die RICTOR-Ablation die AKT-S473-Phosphorylierung, die Zellproliferation und die verzögerte Tumorlatenz, -belastung und -penetranz verringerte, was darauf hindeutet, dass RICTOR die Entstehung von HER2-überexprimierenden Tumoren fördert . Daher verwenden HER2-amplifizierte Brustkrebserkrankungen RICTOR / mTORC2-Signalisierung, um die Tumorbildung, das Überleben von Tumorzellen und die Resistenz gegen HER2-gezielte Therapie voranzutreiben. Die mTORC2-Hemmung kann eine vielversprechende therapeutische Strategie zur Ausrottung von HER2-verstärktem Brustkrebs bieten, insbesondere bei Tumoren, die gegen eine HER2-gezielte Therapie resistent sind oder bei denen die AKT-Signalisierung aktiviert ist.

Lungenkrebs

Die RICTOR-Amplifikation wurde bei Lungenkrebs berichtet und war mit einer Abnahme des Gesamtüberlebens verbunden. Die Variation der RICTOR-Kopienzahl korrelierte mit der RICTOR-Proteinexpression in SCLC-Zellen . Seine onkogene Rolle wurde durch vermindertes Lungenkrebszellwachstum sowohl in vitro als auch in vivo mit RICTOR-Ablation und die Fähigkeit von RICTOR, Ba / F3-Zellen zu transformieren, vorgeschlagen . SCLC-Zelllinien mit unterschiedlichem RICTOR Copy Number (CN) -Gewinn wurden verwendet, um die nachgelagerten Auswirkungen auf das Zellwachstum und die Migration zu analysieren. Die Autoren zeigten, dass SCLC-Zelllinien mit RICTOR-CN-Verstärkung im Vergleich zu Zellen ohne RICTOR-CN-Verstärkung schneller migrierten, was die RICTOR-Amplifikation mit einer erhöhten Zellmotilität in Verbindung brachte . Lungenkrebszellen mit RICTOR-Amplifikation zeigten eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber mTORC1 / 2-Inhibitoren, während die Stummschaltung von RICTOR RICTOR-amplifizierte Zellen deutlich resistenter gegen mTORC1 / 2-Inhibitoren machte, was zeigt, dass RICTOR das Ziel in diesen Zellen war . Interessanterweise war in einer Zelllinie, die RICTOR- und PDGFR-Amplifikation kombinierte, der RICTOR-Knockdown mit einer signifikant reduzierten Proliferation in vitro und in vivo verbunden, was mit RICTORS Rolle als onkogener Treiber stromabwärts von PDGFR übereinstimmt . Die Untergruppe der Lungenkrebspatienten mit RICTOR-Amplifikation kann von Medikamenten profitieren, die auf mTORC1 / 2 abzielen. In der Tat zeigte ein Patient mit einem Lungenadenokarzinom, das eine RICTOR-Amplifikation zeigte, eine Tumorstabilisierung für 18 Monate nach Behandlung mit mTORC1 / 2-Inhibitoren .

Bauchspeicheldrüsenkrebs

Der PI3K / mTOR-Signalweg funktioniert stromabwärts von RAS, das in 90% der PDAC mutiert ist, und spielt eine Schlüsselrolle bei der IR / IGFR-Signalisierung, die in Bauchspeicheldrüsenkrebsgeweben überexprimiert wird. RICTOR / mTORC2 werden zunehmend als wichtige Akteure bei der Entwicklung von Bauchspeicheldrüsenkrebs anerkannt. Die Expression von RICTOR in PDAC ist mit einem verringerten Überleben bei Patienten verbunden . Knockdown von RICTOR durch RNA-Interferenz in menschlichen Bauchspeicheldrüsenkrebs-Zelllinien hat eine hemmende Wirkung auf das Tumorwachstum in vitro und in vivo . Unter Verwendung eines gentechnisch veränderten PDAC-Mausmodells (GEMM) wurde auch gezeigt, dass die RICTOR-Deletion die Tumorbildung dramatisch verzögerte, während sich Mäuse mit medianem Überleben bei RICTOR-deletierten Mäusen im Vergleich zu Kontrollmäusen fast verdoppelten . Der Knockdown von RICTOR in zwei primären PanIN-Zelllinien (Pankreastumorvorläufer), die von Mäusen mit frühem PanIN etabliert wurden, reduzierte die Proliferation in beiden Zelllinien und verstärkte die Expression von Seneszenz-assoziierter Beta-Galactosidase . Pharmakologische Hemmung von mTORC1 / 2 verzögerte Tumorbildung und verlängertes Überleben im Spätstadium Tumor. Zusammenfassend liefern diese Ergebnisse Beweise für mTORC2 / RICTOR als attraktives neuartiges Ziel für die Behandlung von humanem PDAC.

Darmkrebs

Die Aktivierung des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs ist mit dem Wachstum und Fortschreiten von Darmkrebs (CRC) verbunden. Insbesondere ist eine erhöhte Expression von MTOR mit einer Tumorprogression und einem schlechten Überleben in CRC assoziiert (32), und mTOR-Aktivität und komplexe Verteilung sind unabhängige prognostische Faktoren beim kolorektalen Karzinom . Die Hemmung der mTORC1 / 2–Signalisierung unter Verwendung von pharmalogischen Inhibitoren oder Knockdown von mTORC1 / RAPTOR und mTORC2 / RICTOR, abgeschwächte Migration und Invasion von CRC-Zellen, induzierte einen mesenchymalepithelialen Übergang und erhöhte die Chemosensitivität von CRC-Zellen gegenüber Oxaliplatin . Selektive Inhibitoren von TORC1 / 2 verursachten in vitro und in vivo eine Wachstumsunterdrückung in CRC-Zellen und verstärkten die Antikrebsaktivitäten von Doxorubicin in kolorektalen Xenotransplantat-Mausmodellen . In CRC-Zellen wird die RICTOR-Expression auch durch den miR-424/503-Cluster reguliert, der zur Tumorprogression beiträgt. RICTOR wird über die Unterdrückung des miR-424/503-Clusters in Darmkrebszelllinien, die eine c-SRC-Hochregulation beherbergen, hochreguliert. Die Reexpression von miR-424/503 verursachte eine Herunterregulation von RICTOR und verringerte die Tumorgenität und invasive Aktivität dieser Zellen. Darüber hinaus ist die Herunterregulation von miR-424/503 mit einer RICTOR-Hochregulation in Darmkrebsgeweben verbunden . Schließlich wurde kürzlich eine Beziehung zwischen Autophagie und RTK-Aktivierung durch mTORC2-Signalisierung in CRC-Zellen identifiziert. c-MET hat eine tumorfördernde Rolle bei CRC und wurde als Resistenzmechanismus gegen EGFR-gezielte Therapie charakterisiert. Die basale Autophagie reguliert die c-MET-Aktivierung über einen mTORC2-vermittelten Mechanismus positiv . Diese Ergebnisse liefern die Begründung für die Aufnahme von mTORC1 / 2-Inhibitoren als Teil des therapeutischen Regimes für CRC-Patienten.

Glioblastom

Die Amplifikation des EGFR-kodierenden Gens tritt häufig beim Glioblastom (GBM) auf, dem häufigsten malignen primären Hirntumor bei Erwachsenen. Die EGFR-Überexpression führt zur Aktivierung von Downstream-Kinasen, einschließlich des PI3K / AKT / mTOR-Signalwegs. mTORC2 wird häufig in GBM aktiviert und sowohl EGFR als auch RICTOR sind mit erhöhter Proliferation, Invasion, Metastasierung und schlechter Prognose verbunden. . mTORC2 Signalisierung fördert GBM Wachstum und Überleben stromabwärts von EGFR. mTORC2 aktiviert NF-kB, wodurch GBM-Zellen und Tumore auf AKT-unabhängige Weise gegen Chemotherapie resistent werden. Die mTORC2-Hemmung kehrt die Chemotherapieresistenz in vivo um . Die Co-Stummschaltung von EGFR und RICTOR in GBM-Zelllinien führte zu einer verringerten Zellmigration und einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber Vincristin und Temozolomid. Während die Stummschaltung von EGFR oder RICTOR allein in vivo keine signifikante Wirkung auf das Xenotransplantat-Tumorwachstum hatte, führte die Stummschaltung von EGFR und RICTOR gleichzeitig zu einer vollständigen Eradikation von Tumoren, was darauf hindeutet, dass die kombinierte Stummschaltung von EGFR und RICTOR ein wirksames Mittel zur Behandlung von GBM sein sollte . Kürzlich wurde ein kleines Molekül, das spezifisch die Wechselwirkung von RICTOR und mTOR blockiert, als potenzieller Inhibitor der mTORC2-Aktivität in GBM entwickelt. In vitro hemmte es die mTORC2-Kinaseaktivität bei submikromolaren Konzentrationen und in zellulären Assays spezifisch die Phosphorylierung von mTORC2-Substraten, ohne den Phosphorylierungsstatus des mTORC1-Substrats zu beeinflussen. Dieser Inhibitor zeigte signifikante inhibitorische Effekte auf das Zellwachstum, die Motilität und die Invasivität in GBM-Zelllinien und die Empfindlichkeit korrelierte mit der relativen RICTOR- oder SIN1-Expression. In GBM-Xenograftstudien zeigte dieses kleine Molekül signifikante Antitumoreigenschaften . Diese Ergebnisse unterstreichen die kritische Rolle von mTORC2 bei der Pathogenese von GBM, einschließlich Tumoren mit verändertem EGFR. Diese Ergebnisse legen nahe, dass therapeutische Strategien, die auf mTORC2 abzielen, allein oder in Kombination mit Chemotherapie oder EGFR-Hemmung bei der Behandlung von GBM wirksam sein könnten.

Magenkrebs

Eine erhöhte RICTOR-Expression ist bei Patienten mit GC mit Tumorprogression und schlechter Prognose assoziiert, während kein signifikanter Zusammenhang zwischen mTORC1-Aktivität und klinisch-pathologischen Merkmalen oder Prognose beobachtet wird, was darauf hindeutet, dass mTORC2 eine wichtigere Rolle spielt als mTORC1 bei der Progression von Magentumoren . Stabile Sh-RNA vermittelte die Herunterregulation von RICTOR, hemmte signifikant die GC-Zellproliferation, Migration und Invasion und verbesserte die Apoptose . Darüber hinaus definiert die RICTOR-Amplifikation eine Untergruppe fortgeschrittener GC, die eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem dualen mTORC1 / 2-Inhibitor AZD2014 und der dualen PI3K / mTOR-Verbindung BEZ235 aufwies, während der AKT-Inhibitor AZD5363 geringere Auswirkungen auf das RICTOR-amplifizierte, vom Patienten abgeleitete Zellwachstum hatte. RICTOR Knockdown war ausreichend, um die hemmenden Wirkungen von AZD2014 auf das Zellwachstum aufzuheben, was mit der funktionellen Bedeutung der RICTOR-Amplifikation übereinstimmt . Zusammen stützen diese Daten die Onkogenität der RICTOR-Amplifikation und liefern die Begründung für das Targeting von mTORC1 und mTORC2 als Teil der therapeutischen Strategie für GC.

Tumormikroumgebung

Zusätzlich zu den oben beschriebenen direkten Auswirkungen auf Tumorzellen spielt RICTOR auch eine Rolle bei der Tumorprogression, indem es die Tumormikroumgebung entweder durch Angiogenese oder durch Umbau des Stromas reguliert. In Pankreastumoren wurde gezeigt, dass eine RICTOR-Blockade zu einer Hemmung der Hypoxie-induzierten Faktor-1α (HIF-1α) -Expression und einer signifikanten Reduktion des nachgelagerten vaskulären Ziel-endothelialen Wachstumsfaktors A (VEGF-A) führte. ein kritischer krebsfördernder Faktor, der an der Rekrutierung von Stromazellen beteiligt ist . In ähnlicher Weise wurde bei Prostatakrebs gezeigt, dass miR-218 die Tumorangiogenese von Prostatakrebszellen in vitro und in vivo über die Regulation der RICTOR-Expression hemmte. RICTOR Knockdown phenocopied miR-218 Überexpression bei der Hemmung der Angiogenese von Prostatakrebs. Diese Ergebnisse zeigten eine wichtige Beteiligung der RICTOR / VEGF-Achse an der Tumorprogression über den Mechanismus der Angiogenese . Bei Melanomen, bei denen RICTOR-Amplifikation und -überexpression häufig sind, beeinträchtigte die Herunterregulation von RICTOR mit shRNA die Bildung von vaskulogener Mimikry (VM) über den AKT-MMP-2/9-Signalweg stark. Die pathologische Untersuchung zeigte, dass Melanomgewebe, die RICTOR überexprimieren, dazu neigen, VM-Kanäle zu bilden, und diese Bildung wurde von einer AKT-Membrantranslokation und einer Zunahme der MMP-2/9-Sekretion begleitet . Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass RICTOR die VM-Bildung reguliert.

Zusammengenommen belegen diese Studien, dass RICTOR-Amplifikation und -überexpression eine Rolle beim Tumorwachstum spielen, zumindest teilweise über Vaskularisation und Remodellierung des Tumorstromas.

RICTOR als therapeutisches Ziel

Die Bedeutung des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs bei Krebs ist seit vielen Jahren bekannt, aber die zentrale Rolle von RICTOR in diesem Signalweg zeichnet sich erst ab. Bei vielen Krebsarten wurde gezeigt, dass die RICTOR-Überexpression in Tumorzellen zu einer Zunahme der Zellproliferation und des Überlebens sowie zu einer Abnahme der Zellapoptose in Krebszellen sowie zu einer Umgestaltung des Stromas führt, die alle die Tumorentwicklung begünstigen. Interessanterweise war die Überexpression von RICTOR positiv mit der Tumorprogression und dem schlechten Überleben bei Darmkrebs , hepatozellulärem Karzinom , Endometriumkarzinom , Hypophysenadenom und PDAC assoziiert . RICTOR wird daher zu einem wichtigen Akteur in der Krebsdiagnose, -prognose und -behandlung.

RICTOR wird in Tumorzellen häufig überexprimiert, oft aufgrund von Genamplifikation. Darüber hinaus kann die RICTOR-Überexpression in Abwesenheit einer Genamplifikation auch mit der Deregulation der miRNA-Expression in Tumorzellen wie miR-218 bei Prostata- und Mundkrebs, dem miR-424/503-Cluster bei Dickdarmkrebs und miR-196b bei Melanomen und hepotozellulären Karzinomen in Verbindung gebracht werden . Neben Genamplifikation und miRNA kann die RICTOR-Überexpression auch mit Transkriptionsfaktoren und epigenetischen Modifikationen in Verbindung gebracht werden. Zum Beispiel erhöht der Transkriptionsfaktor FoxO die Expression von RICTOR, was zu einer erhöhten mTORC2-Aktivität führt, während mTORC1 inhibiert wird, wodurch AKT aktiviert wird. FoxO kann als Rheostat wirken, der das homöostatische Gleichgewicht zwischen AKT- und mTOR-Komplexen aufrechterhält. Außerdem wurde kürzlich gezeigt, dass die Histon-Dimethyltransferase WHSC1 die RICTOR-Expression transkriptionell hochreguliert, um die AKT-Aktivität zur Förderung der Metastasierung von Prostatakrebs weiter zu verbessern, was die Rolle der AKT / WHSC1 / RICTOR-Kaskade bei der Malignität von Prostatakrebs hervorhebt .Obwohl die meisten Berichte die wichtige Rolle von RICTOR über die Aktivierung des RTK-PI3K / AKT-Signalwegs belegen, weist mTORC2 / RICTOR auch AKT-unabhängige Aktivitäten auf, die eine Rolle für das onkogene Potenzial von RICTOR spielen könnten. Es wurde gezeigt, dass der Adapter PRICKLE1 mit RICTOR interagiert, die Aktin-Cytosqueleton-Organisation steuert und zur Verbreitung von Brustkrebszellen beiträgt . Eine Störung der PRICKLE1-RICTOR-Interaktion führte zu einer starken Beeinträchtigung der Verbreitung von Brustkrebszellen in Xenograft-Assays. Es wurde auch gezeigt, dass die Hochregulation von PRICKLE1 mit AKT-Signalisierung und schlechter Prognose bei basalem Brustkrebs verbunden ist . In einer anderen Studie wurde gezeigt, dass mTORC2 zwei koordinierte Wege verwendet, um die Metastasierung von Brustkrebs voranzutreiben, einen AKT-abhängigen und einen AKT-unabhängigen, die beide auf RAC1 konvergieren. AKT-Signalisierung aktivierte RAC1 durch die RAC-GEF TIAM1, während PKC-Signalisierung die Expression des endogenen RAC1-Inhibitors RHOGDI2 dämpfte . Es wurde auch gezeigt, dass RICTOR ein wichtiger Bestandteil des FBXW7 E3-Ligasekomplexes ist, der an der Regulation der c-MYC- und CYCLIN-E-Protein-Ubiquitinierung und -degradation sowie an der RICTOR-Stabilität beteiligt ist . Schließlich wirkt RICTOR nicht nur stromabwärts von IGF-IR / InsR, sondern scheint auch die Aktivierung von IGF-IR / InsR zu regulieren. Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass der mTORC2-Komplex eine doppelte Spezifitätskinaseaktivität aufweist und die IGF-IR / InsR-Aktivierung direkt fördert . Die Rolle dieser AKT-unabhängigen Aktivitäten von RICTOR / mTORC2 bei der Krebsentstehung ist noch nicht vollständig geklärt und muss validiert werden.

Als wichtiger Signalknoten und kritischer Effektor von RTKs ist RICTOR/mTORC2 zu einem wertvollen therapeutischen Ziel geworden. Die erste Generation von mTOR-Inhibitoren (Rapamycin und Rapalogs; Tabelle 1) zielte nur auf mTORC1 ab. Ihre Verwendung zur Behandlung von Krebs hat eine begrenzte Ansprechrate gezeigt, teilweise aufgrund einer starken Rückkopplungsschleife zwischen mTORC1 und AKT, die letztere aktiviert. Die zweite Generation von ATP-kompetitiven mTOR-Inhibitoren, die sowohl auf mTORC1 als auch auf mTORC2 abzielen (Tabelle 2), hat eine größere Wirksamkeit als Rapalogs bei der Krebsbehandlung gezeigt. Die durch mTORC1-Hemmung induzierte negative Rückkopplungsaktivierung von PI3K / PDK1 und AKT (Thr308) kann jedoch ausreichen, um das Zellüberleben zu fördern . Die jüngsten Studien, die zeigen, dass die mTORC2-Aktivität für die Entwicklung einer Reihe von Krebsarten essentiell ist, liefern eine Begründung für die Entwicklung von Inhibitoren, die spezifisch auf mTORC2 abzielen, die die mTORC1-abhängigen negativen Rückkopplungsschleifen nicht stören und ein akzeptableres therapeutisches Fenster haben. Bisher sind mTORC2-spezifische Inhibitoren nicht verfügbar und das Targeting von MTOR bleibt aufgrund seiner fehlenden enzymatischen Aktivität schwierig. RICTOR ist jedoch ein direktes Ziel des ribosomalen Proteins S6 Kinase-1 (S6 K1), das es auf Thr1135 phosphoryliert und die 14-3-3-Bindung an RICTOR vermittelt, wodurch eine Konformationsänderung induziert wird, die verhindert, dass mTORC2 AKT phosphoryliert (41). Die mTORC2-Hemmung durch RICTOR-Phosphorylierung auf Thr1135 könnte als neuartige Strategie zur spezifischen Hemmung von mTORC2 verwendet werden. Darüber hinaus wurden kleine Moleküle entwickelt, die die Interaktion von RICTOR und mTOR spezifisch blockieren und als spezifische Inhibitoren von RICTOR / mTORC2 und als Alternative zu mTORC1 / 2-Inhibitoren verwendet werden könnten . Die Rolle von RICTOR in RTK-gesteuerten Tumoren hat begonnen, enträtselt zu werden, und das Targeting von RICTOR / mTORC2 könnte therapeutische Auswirkungen auf diese Tumoren haben. Die RICTOR / mTORC2-Hemmung kann daher eine vielversprechende therapeutische Strategie zur Behandlung von RTK-veränderten Tumoren bieten, insbesondere solchen, die gegen RTK-zielgerichtete Therapien resistent sind.

Conclusions and perspectives

As a key player in mTORC2 formation and AKT activation, RICTOR plays a significant role downstream of RTK. Die Bedeutung von RICTOR stromabwärts von RTK bei Krebs wird durch die Tatsache hervorgehoben, dass nicht nur Veränderungen von RICTOR und RTK in einigen Tumoren gleichzeitig auftreten können, sondern auch, dass die RICTOR-Expression wesentlich ist, um das onkogene Potenzial von RTKs wie HER2, PDGFR oder EGFR zu ermöglichen. Obwohl bei der Entwicklung von niedermolekularen Inhibitoren und monoklonalen Antikörpern, die auf Komponenten der RTK-Signalwege bei Krebs abzielen, erhebliche Fortschritte erzielt wurden, bleibt ein wichtiges Hindernis in der Fähigkeit von Krebszellen, sich durch Resistenzentwicklung an diese Inhibitoren anzupassen. Inhibitoren, die auf RICTOR / mTORC2 abzielen, können wertvolle Instrumente zur Behandlung von RTK-veränderten Tumoren sein, die gegen Therapien resistent sind, die auf RTKs abzielen.