Cancer Research Program, IMIM (Hospital del Mar Research Institute), Barcelona, Spain.
Medical Oncology Department, Hospital del Mar-CIBERONC, Barcelona, Spain.
Mol Cancer Res. 2022 Jul 6;20(7):1108-1121. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-21-0545.
In patients with trastuzumab-resistant HER2-positive breast cancer, the combination of everolimus (mTORC1 inhibitor) with trastuzumab failed to show a clinically significant benefit. However, the combination of mTOR inhibition and the antibody-drug conjugate (ADC) trastuzumab-emtansine (T-DM1) remains unexplored. We tested T-DM1 plus everolimus in a broad panel of HER2-positive breast cancer cell lines. The combination was superior to T-DM1 alone in four cell lines (HCC1954, SKBR3, EFM192A, and MDA-MB-36) and in two cultures from primary tumor cells derived from HER2-positive patient-derived xenografts (PDX), but not in BT474 cells. In the trastuzumab-resistant HCC1954 cell line, we characterized the effects of the combination using TAK-228 (mTORC1 and -2 inhibitor) and knockdown of the different mTOR complex components. T-DM1 did not affect mTOR downstream signaling nor induct autophagy. Importantly, mTOR inhibition increased intracellular T-DM1 levels, leading to increased lysosomal accumulation of the compound. The increased efficacy of mTOR inhibition plus T-DM1 was abrogated by lysosome inhibitors (chloroquine and bafilomycin A1). Our experiments suggest that BT474 are less sensitive to T-DM1 due to lack of optimal lysosomal processing and intrinsic resistance to the DM1 moiety. Finally, we performed several in vivo experiments that corroborated the superior activity of T-DM1 and everolimus in HCC1954 and PDX-derived mouse models. In summary, everolimus in combination with T-DM1 showed strong antitumor effects in HER2-positive breast cancer, both in vitro and in vivo. This effect might be related, at least partially, to mTOR-dependent lysosomal processing of T-DM1, a finding that might apply to other ADCs that require lysosomal processing.
Inhibition of mTOR increases the antitumor activity of T-DM1, supporting that the combination of mTOR inhibitors and antibody-drug conjugates warrants clinical evaluation in patients with HER2-positive breast cancer.
在曲妥珠单抗耐药的 HER2 阳性乳腺癌患者中，依维莫司（mTORC1 抑制剂）联合曲妥珠单抗并未显示出临床显著获益。然而，mTOR 抑制与抗体药物偶联物（ADC）曲妥珠单抗-美坦新（T-DM1）的联合仍有待探索。我们在广泛的 HER2 阳性乳腺癌细胞系中测试了 T-DM1 加依维莫司。与单独使用 T-DM1 相比，该联合方案在 4 个细胞系（HCC1954、SKBR3、EFM192A 和 MDA-MB-36）和 2 个源自 HER2 阳性患者来源异种移植（PDX）的原代肿瘤细胞培养物中表现出优越性，但在 BT474 细胞中没有表现出优越性。在曲妥珠单抗耐药的 HCC1954 细胞系中，我们使用 TAK-228（mTORC1 和 -2 抑制剂）和敲低不同的 mTOR 复合物成分来表征联合用药的效果。T-DM1 不会影响 mTOR 下游信号通路，也不会诱导自噬。重要的是，mTOR 抑制增加了细胞内 T-DM1 的水平，导致化合物在溶酶体中的积累增加。溶酶体抑制剂（氯喹和巴弗洛霉素 A1）可阻断 mTOR 抑制加 T-DM1 的增效作用。我们的实验表明，BT474 对 T-DM1 的敏感性较低，原因是缺乏最佳的溶酶体处理和对 DM1 部分的固有耐药性。最后，我们进行了几项体内实验，这些实验证实了 T-DM1 和依维莫司在 HCC1954 和 PDX 衍生的小鼠模型中的优越活性。总之，依维莫司联合 T-DM1 在体外和体内均对 HER2 阳性乳腺癌表现出强大的抗肿瘤作用。这种作用可能与 T-DM1 的 mTOR 依赖性溶酶体处理至少部分相关，这一发现可能适用于需要溶酶体处理的其他 ADC。
注释：未加标签：在曲妥珠单抗耐药的 HER2 阳性乳腺癌患者中，依维莫司（mTORC1 抑制剂）联合曲妥珠单抗并未显示出临床显著获益。然而，mTOR 抑制与抗体药物偶联物（ADC）曲妥珠单抗-美坦新（T-DM1）的联合仍有待探索。我们在广泛的 HER2 阳性乳腺癌细胞系中测试了 T-DM1 加依维莫司。与单独使用 T-DM1 相比，该联合方案在 4 个细胞系（HCC1954、SKBR3、EFM192A 和 MDA-MB-36）和 2 个源自 HER2 阳性患者来源异种移植（PDX）的原代肿瘤细胞培养物中表现出优越性，但在 BT474 细胞中没有表现出优越性。在曲妥珠单抗耐药的 HCC1954 细胞系中，我们使用 TAK-228（mTORC1 和 -2 抑制剂）和敲低不同的 mTOR 复合物成分来表征联合用药的效果。T-DM1 不会影响 mTOR 下游信号通路，也不会诱导自噬。重要的是，mTOR 抑制增加了细胞内 T-DM1 的水平，导致化合物在溶酶体中的积累增加。溶酶体抑制剂（氯喹和巴弗洛霉素 A1）可阻断 mTOR 抑制加 T-DM1 的增效作用。我们的实验表明，BT474 对 T-DM1 的敏感性较低，原因是缺乏最佳的溶酶体处理和对 DM1 部分的固有耐药性。最后，我们进行了几项体内实验，这些实验证实了 T-DM1 和依维莫司在 HCC1954 和 PDX 衍生的小鼠模型中的优越活性。总之，依维莫司联合 T-DM1 在体外和体内均对 HER2 阳性乳腺癌表现出强大的抗肿瘤作用。这种作用可能与 T-DM1 的 mTOR 依赖性溶酶体处理至少部分相关，这一发现可能适用于需要溶酶体处理的其他 ADC。
