Therapeutic approaches targeting the MAP kinase pathway by using BRAF inhibitors have emerged as a fundamental strategy for treatment of melanomas characterized by BRAF mutations. On the other hand, it cannot be applied for BRAF-WT melanoma, and tumor relapse frequently ensues following an initial phase of tumor regression in BRAF-mutated melanoma. Alternative strategies may involve the downstream inhibition of MAP kinase pathways at ERK1/2, or the targeting anti-apoptotic Bcl-2 proteins such as Mcl-1. In this study, we investigated the effects of the BRAF inhibitor Vemurafenib, the ERK1/2 inhibitor SCH772984 and the selective Mcl-1 inhibitor S63845 in BRAF-mutated and BRAF-WT melanoma cell lines. While the single agents exhibited only limited efficacy in melanoma cells, the combina-tion of vemurafenib or SCH772984 with S63845 revealed strong effects. Thus, cell viability and proliferation were reduced by up to 90%, and apoptosis was induced by up to 70%. The SCH772984/S63845 combination treatment resulted in caspase activation (caspase-3, -8 and -9), loss of mitochondrial membrane potential (mMP) and production of reactive oxygen species (ROS). A pan-caspase inhibitor suppressed apoptosis in-duction and loss of cell viability, demonstrating the critical role of caspases. Regarding the Bcl-2 family proteins, SCH772984 resulted in upregulation of the proapoptotic pro-teins Bim and Puma. The combination treatment with SCH772984/S63845 also upregulated the proapoptotic protein Noxa and downregulated the antiapoptotic Bcl-2 as well as it downregulated phosphorylated Bad, which represents the inactive form of this proapoptotic protein. In conclusion, the simultaneous inhibition of ERK and Mcl-1 showed remarkable effectiveness in BRAF-mutated and BRAF-WT melanoma cells, indicating a prospective approach to address therapeutic resistance. In BRAF-mutated melanoma, the potential addition of S63845 to established BRAF inhibitors should be considered. Furthermore, the Sch772984/S63845 combination treatment offers a promising strategy also for BRAF-WT melanomas.
Therapieansätze, die auf den MAP-Kinase-Signalweg unter Verwendung von BRAF-Inhibitoren abzielen, haben sich als grundlegende Strategie zur Behandlung von BRAF-mutierten Melanomen herausgestellt. Nicht geeignet sind diese Inhibitoren allerdings für BRAF-WT-Melanome, und auch bei BRAF-mutierten Melanomen kommt es häufig nach einer anfänglichen Phase der Tumorregression zu einem Tumorrückfall. Alternative Strategien könnten die nachgeschaltete Hemmung der MAP-Kinase-Signalwege bei ERK1/2 oder die gezielte Inhibition von anti-apoptotischen Bcl-2-Proteinen wie Mcl-1 umfassen. In der vorliegenden Arbeit haben wir die Wirkung des BRAF-Inhibitors Vemurafenib, des ERK1/2-Inhibitors SCH772984 und des selektiven Mcl-1-Inhibitors S63845 in BRAF-mutierten und BRAF-WT-Melanomzelllinien untersucht. Während die einzelnen Wirkstoffe nur eine begrenzte Wirksamkeit in Melanomzellen zeigten, konnte durch die Kombination von Vemurafenib oder SCH772984 jeweils mit S63845 eine starke Wirkung in Melanomzellen erzielt werden. So wurden die Viabilität und die Proliferation der Zellen um bis zu 90 % verringert sowie die Apoptose um bis zu 70 % induziert. Die Kombinationsbehandlung von SCH772984 und S63845 führte zu einer Caspasen-Aktivierung (Caspase-3, -8 und -9), zu einem Verlust des mitochondrialen Membranpotenzials (mMP) und zur Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS). Ein pan-Caspase-Inhibitor unterdrückte die Apoptose-Induktion und den Verlust der Viabilität, was die entscheidende Rolle der Caspasen belegte. Hinsichtlich der Regulation von Proteinen der Bcl-2-Familie führte SCH772984 zu einer Hochregulierung der pro-apoptotischen Proteine Bim und Puma. Die Kombinationsbehandlung mit SCH772984/S63845 führte zusätzlich zur Hochregulation des pro-apoptotischen Proteins Noxa und zur Herabregulation des anti-apoptotischen Bcl-2 sowie zur Herabregulation von phosphorylierten Bad, welches die inaktive Form dieses proapoptotischen Proteins darstellt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gleichzeitige Hemmung von ERK und Mcl-1 eine besonders hohe Wirksamkeit bei BRAF-mutierten als auch bei BRAF-WT-Melanomzellen zeigte, was von Bedeutung für die Bekämpfung von Therapie-Resistenz sein könnte. Bei BRAF-mutierten Melanomen sollte die mögliche Ergänzung mit S63845 zusätzlich zu etablierten BRAF-Inhibitoren in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus bietet die Kombinationsbehandlung Sch772984/S63845 eine vielversprechende Strategie auch für BRAF-WT Melanome.
