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Despite therapeutic advances multiple myeloma remains largely incurable, and novel therapeutic concepts are needed. The Hsp90-chaperone is a reasonable therapeutic target, because it maintains oncogenic signaling of multiple deregulated pathways. However, in contrast to promising pre-clinical results, only limited clinical efficacy has been achieved through pharmacological Hsp90 inhibition. Because Hsp70 has been described to interact functionally with the Hsp90-complex, we analyzed the suitability of Hsp72 and Hsp73 as potential additional target sites. Expression of Hsp72 and Hsp73 in myeloma cells was analyzed by immunohistochemical staining and western blotting. Short interfering RNA-mediated knockdown or pharmacological inhibition of Hsp72 and Hsp73 was performed to evaluate the role of these proteins in myeloma cell survival and for Hsp90-chaperone function. Furthermore, the role of PI3K-dependent signaling in constitutive and inducible Hsp70 expression was investigated using short interfering RNA-mediated and pharmacological PI3K inhibition. Hsp72 and Hsp73 were frequently overexpressed in multiple myeloma. Knockdown of Hsp72 and/or Hsp73 or treatment with VER-155008 induced apoptosis of myeloma cells. Hsp72/Hsp73 inhibition decreased protein levels of Hsp90-chaperone clients affecting multiple oncogenic signaling pathways, and acted synergistically with the Hsp90 inhibitor NVP-AUY922 in the induction of death of myeloma cells. Inhibition of the PI3K/Akt/GSK3b pathway with short interfering RNA or PI103 decreased expression of the heat shock transcription factor 1 and down-regulated constitutive and inducible Hsp70 expression. Treatment of myeloma cells with a combination of NVP-AUY922 and PI103 resulted in additive to synergistic cytotoxicity. In conclusion, Hsp72 and Hsp73 sustain Hsp90-haperone function and critically contribute to the survival of myeloma cells. Translation of Hsp70 inhibition into the clinic is therefore highly desirable. Treatment with PI3K inhibitors might represent an alternative therapeutic strategy to target Hsp70.
Das Multiple Myelom (MM) ist eine unheilbare Erkrankung, die aus einer klonalen Proliferation maligner Plasmazellen im Knochenmark hervorgeht. Dabei liegt ein komplexes Signalnetzwerk vor, das zum Überleben und Wachstum der MM-Zellen führt. Das MM ist durch eine enorme genetische und phänotypische Heterogenität gekennzeichnet. Die konstitutive Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs spielt bei ungefähr der Hälfte der Patienten mit MM eine wichtige Rolle für das Überleben der MM-Zellen und ist daher ein potentieller therapeutischer Ansatzpunkt. Isoform-spezifische Untersuchungen der katalytischen Untereinheiten der Klasse I-PI3K (p110α, p110β, p110γ, p110δ) sollten zur Erkenntnis führen, welche dieser Isoformen für das MM Zellüberleben wichtig sind, um spezifischere Behandlungen mit möglichst geringen Nebenwirkungen zu erlauben. Dafür wurden zunächst Isoform-spezifische Knockdown-Experimente mit MM Zelllinien durchgeführt und sowohl deren Überleben als auch die Aktivierung der nachgeschalteten Komponenten im PI3K Signalweg untersucht. Zur Verifizierung der Ergebnisse wurden sowohl MM Zelllinien als auch Primärzellen mit Isoform-spezifischen PI3K-Inhibitoren behandelt (BYL 719 für p110α, TGX 221 für p110β, CAY10505 für p110γ und CAL 101 für p110δ) und in gleicher Weise untersucht. In beiden Versuchsansätzen stellte sich die katalytische Untereinheit p110α als wichtigste Isoform für das Überleben von MM Zellen mit konstitutiv phosphoryliertem Akt Signal heraus. Weder der Knockdown noch die pharmakologische Inhibition der anderen drei Isoformen (p110β, p110γ, p110δ) führten in MM-Zelllinien zur Beeinträchtigung des Zellüberlebens. Auch reagierten die Primärzellen von MM Patienten größtenteils nicht mit Apoptose auf eine Behandlung mit TGX 221, CAY10505 oder CAL 101. Aufbauend auf der postulierten Bedeutung von p110α, wurde der dafür spezifische Inhibitor BYL 719 mit bereits klinisch etablierten Therapeutika in Kombination verwendet, woraus eine im Vergleich zur Einzelbehandlung verstärkte Apoptose resultierte. Insgesamt deuten diese Daten darauf hin, dass PI3K/p110α eine therapeutisch nutzbare Zielstruktur zur Behandlung des Multiplen Myeloms darstellt. Daher scheinen weitergehende prä-klinische Studien mit p110α Inhibitoren erfolgversprechend.