Einleitung: Perifosin ist ein Alkylphospholipid und Inhibitor des in vielen Tumoren aktivierten PI3K/Akt/mTOR Signalweges. Aufgrund seines günstigen Toxizitätsprofils wurde Perifosin in den letzten Jahren im Rahmen von klinischen Studien bezüglich seiner Wirksamkeit gegen verschiedene Krebserkrankungen untersucht. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, größere Einblicke in die in vitro Wirkungsweisen von Perifosin, Bortezomib, Lenalidomid und Adriamycin auf hämatopoetische Progenitorzellen gesunder Spender zu erhalten. Ein weiteres Anliegen war es, die in vitro Wirkungsweisen sowie Zytotoxizität von Perifosin, Bortezomib und Lenalidomid als Einzelsubstanzen und in ausgewählten Kombinationen gegenüber Zelllinien, die hämatologisch-malignen Erkrankungen entstammten, zu untersuchen. Es sollten neue Optionen für Behandlungsschemata mit Perifosin für zukünftige klinische Studien angeregt werden. Methodik: Die Untersuchungen erfolgten an hämatopoetischen Progenitorzellen und malignen Zelllinien unter Einsatz klonogener CFU-Assays, von Trypanblaumessungen (Zellvitalitätsmessungen), Durchflusszytometrie (Apoptosemessungen), immunhistochemischer Verfahren (Caspase-3 und Ki-67) und der IMI-Technik (Hämatologie-Analysegerät XE-5000). Ergebnisse: Alle Wirkstoffe hemmten die CFU-Bildung. Perifosin inhibierte hauptsächlich CFU-GM, die anderen Wirkstoffe CFU-E. Perifosin in Kombination mit Lenalidomid oder Adriamycin zeigte antagonistische Effekte. Trotz ihrer CFU-hemmenden Wirkung erzeugten Perifosin, Bortezomib und Lenalidomid bei CD34+-selektierten hämatopoetischen Progenitorzellen nur eine moderate Zytotoxizität. Perifosin und Bortezomib zeigten konzentrations- und zeitabhängig bei allen getesteten Zelllinien zytotoxische Wirkungen und wiesen zusammen nach 24 Std. Inkubationszeit Additions- oder Synergieeffekte auf (Kombinationsindizes 1.13-0.22). Die durch Lenalidomid getriggerte Zytotoxizität war bei allen Zelllinien niedrig. Im IMI-Kanal erhöhte Perifosin im Gegensatz zu Bortezomib oder Lenalidomid signifikant die Zellzahl. Schlussfolgerungen: Perifosin, Bortezomib und Lenalidomid hemmten in vitro das klonogene Potential der hämatopoetischen Progenitorzellen gesunder Spender, obwohl bei Nagetieren Myelopoese-stimulierende Effekte ermittelt worden waren. Daher kann wahrscheinlich der Abschwächung von Neutropenien nach Wirkstoffgabe keine Bedeutung beigemessen werden. Allerdings inhibierten sie das klonogene Potential nur leicht und führten bei klinisch erreichbaren Plasmakonzentrationen zu einem moderaten Funktionsverlust der gewöhnlichen hämatopoetischen Progenitorzellen. Schlussfolgernd kann nach der Behandlung mit diesen Wirkstoffen von einer Beherrschbarkeit der Hämatotoxizität und dem Verbleib funktioneller hämatopoetischer Progenitorzellen ausgegangen werden. Perifosin und Bortezomib triggerten bei malignen Zelllinien im Gegensatz zu Lenalidomid überwiegend die Zytotoxizität und wirkten hauptsächlich additiv oder synergistisch. Mit der IMI-Technik könnte eine effektive Methode etabliert werden, um Apoptoseinduktion/-prozesse schneller analysieren und die Zytotoxizität von Wirkstoffen, die überwiegend an der Zellmembran interagieren, genauer untersuchen zu können. Trotz vielversprechender Ergebnisse im Labor und in Phase I/II Studien hat es Perifosin nach negativen Phase III Ergebnissen nicht zum klinischen Einsatz geschafft. Aktuell gibt es nur zwei registrierte klinische Studien. Bei hämatologischen Erkrankungen scheint Perifosin versagt zu haben. Es bleibt abzuwarten, wie sich neuere Alkylphospholipide behaupten.
Introduction: Perifosine is an alkylphospholipid that inhibits the in many tumors activated PI3K/Akt/mTOR signaling pathway. Perifosine has been subject to clinical studies investigating its efficacy against various cancer types due to its good tolerance. Aiming to gain greater insights into the in vitro modes of action of perifosine, bortezomib, lenalidomide and adriamycin on hematopoietic progenitors of healthy donors, further investigation of single substances as well as of their combinations against cell lines derived from hematological-malignant diseases has been conducted. Results could be used for developing new treatment scheme options with perifosine. Methods: Investigation was performed with hematopoietic progenitors and malignant cell lines using clonogenic CFU assays, trypan blue staining (measurements of cell vitality), flow cytometry (measurements of apoptosis), immunohistochemistry (caspase-3 and Ki-67) and the IMI-technique (hematology analyzer XE-5000). Results: All agents inhibited CFU formation. However, perifosine hindered primarily CFU-GM, the other agents retarded CFU-E formation. Perifosine combined with lenalidomide or adriamycin demonstrated antagonistic effects and suppressed the formation of CFU. Despite their CFU inhibiting effects perifosine, bortezomib and lenalidomide caused just moderate cytotoxicity using CD34+-selected hematopoietic progenitors. Perifosine and bortezomib revealed cytotoxic effects against all tested cell lines depending on concentration and time and jointly generated with combination indices ranging from 1.13 to 0.22 and efficacy rates between 25% and 75% after a 24 hrs incubation period synergy effects. Lenalidomide-induced cytotoxicity was low in all tested cell lines. Perifosine in contrast to bortezomib or lenalidomide increased cell numbers within the IMI-channel significantly. Conclusions: Perifosin, bortezomib and lenalidomide inhibited in vitro the clonogenic hematopoietic progenitor’s potential of healthy donors, even though myelopoiesis stimulating effects were previously observed in rodents. However, they inhibited clonogenic potential just slightly and resulted in clinically achievable plasma concentrations with a moderate loss of function of the common hematopoietic progenitors. In conclusion treatment with these agents is associated with controllable hematotoxicity and continuance of functional hematopoietic progenitors. Perifosin and bortezomib triggered with malignant cell lines primarily cytotoxicity and had additive or synergistic effects. Establishment of the IMI-technique could be a method for faster analysis of apoptosis induction/processes in order to investigate the cytotoxicity of agents interacting primarily at cell membranes. Despite promising laboratory and phase I/II study results Perifosine due to negative phase III results hasn´t achieved clinical use. Currently there are just two registered clinical trials ongoing. Perifosine seems to have failed with hematologic diseases. Investigation of alkylphospholipids needs to be awaited.
