Das Neuroblastom ist der häufigste extrakranielle solide Tumor im Kindesalter. Die Amplifikation des bekannten MYCN-Onkogens in ungefähr 25 % aller Fälle korreliert mit dem Vorliegen eines Hochrisiko-Neuroblastom. Trotz intensiven Behandlungsverfahren bleibt das Outcome für Patient*innen mit rezidivierendem oder therapierefraktärem Hochrisiko-Neuroblastom schlecht und neue Therapieansätze werden dringend benötigt. Die RIST-Therapie stellt einen neuen multimodalen Therapieansatz für das Hochrisiko-Neuroblastom dar und basiert auf der metronomischen Kombination der molekular-zielgerichteten Inhibitoren (Rapamycin und Dasatinib (Sprycel®)) mit den konventionellen Zytostatika (Irinotecan und Temozolomid). Die offene, randomisierte Phase-II-Studie RIST-rNB-2011 (ClinicalTrials.gov ID: NCT01467986) zeigte eine Verbesserung des progressionsfreien Überlebens und des Gesamtüberlebens bei MYCN-amplifizierten rezidivierendem oder therapierefraktärem Neuroblastom.
Mit dem Ziel die RIST-Therapie zu verbessern, wurde im Rahmen dieser Studie der neue ATP-kompetitive mTORC1/2-Inhibitor Vistusertib (AZD2014) anstelle des allosterischen mTORC1-Inhibitors Rapamycin getestet. Bei der Ermittlung der halbmaximalen inhibitorischen Konzentration (IC50) in drei MYCN-amplifizierten Neuroblastom-Zelllinien (Kelly, SK-N-BE(2) und IMR-32) konnte gezeigt werden, dass nanomolare Konzentrationen von Vistusertib effektiv die Zellviabilität im Vergleich zu den hohen IC50-Werten von Rapamycin im mikromolaren Bereich hemmen. Die Behandlung von Neuroblastom-Zelllinien mit IC50-Werten von Vistusertib inhibierte den mTOR-Signalweg mit reduzierter Phosphorylierung der ribosomal protein S6 kinase 1 (S6K1, Thr389) und des eukaryotic translation initiation factor 4E-binding proteins 1 (4E-BP1, Ser65), welche zwei bekannte Substrate von mTORC1 sind. Zellzyklusanalysen zeigten, dass Vistusertib in allen drei Neuroblastom-Zelllinien einen G1-Phase-Arrest induziert, wohingegen keine Induktion von Apoptose bei der Testung von Caspase-3 oder PARP1-Spaltung nachgewiesen wurde. Die Doppelbehandlung mit Dasatinib plus Vistusertib inhibierte die Zellviabilität signifikant stärker als im Vergleich zur Einzelbehandlung. In einem präklinischen In-vitro-Modell zeigte die Substitution von Rapamycin durch Vistusertib in der multimodalen VIST-Therapie, dass in allen drei untersuchten Neuroblastom-Zelllinien die Zellviabilität signifikant reduziert war.
Zusammengefasst lässt sich sagen, dass Vistusertib bei deutlich niedrigeren Konzentrationen genauso effektiv wie Rapamycin in der RIST-Therapie agiert. Kürzlich durchgeführte klinische Studien mit Vistusertib bei anderen Hochrisiko-Karzinomen wiesen auf ein akzeptables Nebenwirkungsprofil hin. Deshalb könnte Vistusertib eine gute Option für die Evaluation in zukünftigen klinischen Studien bei rezidivierendem oder therapierefraktärem Hochrisiko-Neuroblastom darstellen.

Neuroblastoma (NB) is the most common extracranial solid tumor of childhood. The amplification of the well-known MYCN oncogene in about 25 % of cases correlates with high-risk NB. Despite intensive treatment regimens the outcome for patients with relapsed or treatment-refractory high-risk NB remains poor and novel treatment strategies are urgently needed. The RIST therapy represents a novel multimodal treatment design for high-risk NB and is based on metronomically combining molecular-targeted inhibitors (Rapaymcin and Dasatinib (Sprycel®)) with conventional cytostatics (Irinotecan and Temozolomid). The phase II prospective randomized RIST clinical trial (RIST-rNB-2011, ClinicalTrials.gov ID: NCT01467986) showed an improvement of progression-free survival and overall survival in MYCN-amplified relapsed or refractory neuroblastoma.
With the aim to improve the RIST therapy, we tested in this study the novel ATP-competitive mTORC1/2 inhibitor Vistusertib (AZD2014) as substitute for the allosteric mTORC1 inhibitor Rapamycin. By determining the half-maximal inhibitory concentration (IC50) values in three MYCN-amplified neuroblastoma cell lines (Kelly, SK-N-BE(2) and IMR-32), we demonstrated that nanomolar concentrations of Vistusertib effectively reduced the cell viability compared to high IC50 values of Rapamycin in the micromolar range. Vistusertib treatment of NB cell lines at IC50 values inhibited the mTOR signaling pathway with reduced phosphorylation of the ribosomal protein S6 kinase 1 (S6K1, Thr389) and the eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1 (4E-BP1, Ser65) which represent two well-characterized substrates of mTORC1. Cell cycle analysis revealed that Vistusertib induced a G1 phase arrest in all three NB cell lines tested whereas apoptosis was not detectable by testing caspase-3 or PARP1 cleavage. Combination treatment of Dasatinib plus Vistusertib inhibited the cell viability significantly more effective compared to single treatments. In a pre-clinical in vitro model substitution of Rapamycin with Vistusertib in the multimodal VIST regimen showed that cell viability was significantly reduced in all three NB cell lines tested.
Taken together, our results suggest that Vistusertib acts at much lower drug concentrations as effective as Rapamycin in the RIST protocol. Recent clinical studies applying Vistusertib in other types of high-risk cancers indicate an acceptable toxicity profile. Therefore, Vistusertib may represent a valid option to be evaluated in prospective clinical trials for relapsed or treatment-refractory high-risk neuroblastoma.