MTORC1/MTORC2阻害の組み合わせは、癌細胞の壊滅的な大動態細胞症を誘発し、誘導します

細胞の成長と代謝の調節に重要な役割を果たすラパマイシン（mTOR）経路の哺乳類標的は、さまざまな新生物の病因で異常に調節されています。ここでは、dual mtorc1/mtorc2阻害剤OSI-027およびPP242が、皮膚、乳房、肺、子宮頸部の横紋筋腫（RMS）細胞および癌の壊滅的な大腫瘍症を引き起こすことを示しています。RMSをモデルとして使用して、マクロピノサイトーシス誘導のメカニズムを詳細に特徴付けます。マクロピノソームは、細胞膜の投影、波打ち、および収縮によって形成される単一膜結合液胞であるという点で、エンドサイトーシス小胞およびオートファゴソームとは異なります。それらはEEA-1とLAMP-1に陽性であり、オルガネラではありませんが、水っぽい液体は含まれていません。その後、液胞は融合して破裂し、細胞を殺します。Mtorc1/MTORC2の阻害を、マクロピノサイトーシスの基盤メカニズムとして確認しました。ラパマイシン、MTORC1阻害剤、またはMTORC2ノックダウンのみへの曝露は、組み合わせに比べてほとんどまたは減少した効果がありませんでした。さらに、マクロピノサイトーシスは、反応性酸素種の上昇によって活性化されたMKK4に依存することを実証します。マウス異種移植モデルでは、OSI-027がRMS腫瘍の成長を減少させました。残存腫瘍の分子特性評価は、マクロピノサイトーシスの誘導と一致していました。さらに、コントロール異種移植腫瘍と比較して、残留腫瘍は、上皮間葉系遷移を駆動する細胞増殖マーカーとタンパク質の発現の減少を示しました。これらのデータは、マクロピノサイトーシスによる腫瘍の成長の調節におけるMTORC2の役割を示しており、デュアル阻害剤が抵抗性または再発性のRMSおよびおそらく他の新生物や他の癌をブロックするのに役立つことを示唆しています。

The mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway, which plays a critical role in regulating cellular growth and metabolism, is aberrantly regulated in the pathogenesis of a variety of neoplasms. Here we demonstrate that dual mTORC1/mTORC2 inhibitors OSI-027 and PP242 cause catastrophic macropinocytosis in rhabdomyosarcoma (RMS) cells and cancers of the skin, breast, lung, and cervix, whereas the effects are much less pronounced in immortalized human keratinocytes. Using RMS as a model, we characterize in detail the mechanism of macropinocytosis induction. Macropinosomes are distinct from endocytic vesicles and autophagosomes in that they are single-membrane bound vacuoles formed by projection, ruffling, and contraction of plasma membranes. They are positive for EEA-1 and LAMP-1 and contain watery fluid but not organelles. The vacuoles then merge and rupture, killing the cells. We confirmed the inhibition of mTORC1/mTORC2 as the underpinning mechanism for macropinocytosis. Exposure to rapamycin, an mTORC1 inhibitor, or mTORC2 knockdown alone had little or reduced effect relative to the combination. We further demonstrate that macropinocytosis depends on MKK4 activated by elevated reactive oxygen species. In a murine xenograft model, OSI-027 reduced RMS tumor growth. Molecular characterization of the residual tumors was consistent with the induction of macropinocytosis. Furthermore, relative to the control xenograft tumors, the residual tumors manifested reduced expression of cell proliferation markers and proteins that drive the epithelial mesenchymal transition. These data indicate a role of mTORC2 in regulating tumor growth by macropinocytosis and suggest that dual inhibitors could help block refractory or recurrent RMS and perhaps other neoplasms and other cancer as well.