Hintergrund: Der PI3K/Akt/mTOR Signalweg ist, neben anderen Zellfunktionen, in die Regelung des Zellzyklus, Zellwachstum und Apoptose involviert und in Kolorektal-Karzinomen häufig mutiert. Mutationen in diesem Signalweg resultieren in unkontrolliertem Zellwachstum, Zellteilung sowie der Hemmung von Apoptose. In der Therapie von Tumoren zeigt die zielgerichtete Hemmung zentraler Komponenten dieses Signalwegs vielversprechende Ansätze. Welche Auswirkung die Inhibition dieser Komponenten jedoch auf Signalwege in dreidimensionaler Zellkultur, welche die in vivo Situation besser darstellt, hat ist bis jetzt noch wenig erforscht.
Methoden: In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Inhibitoren MK-2206 (Akt), Rapamycin, Torin1 und PF-4708671 Einzeln und in Kombination, auf den Zellzyklus, das Zellwachstum und Apoptose untersucht. Dafür wurde das veränderte Wachstum, die Verteilung der Zellzyklusphasen und die Menge an apoptotischen Zellen in Multizellulären Tumor Sphäroiden, nach Behandlung mit den oben genannten Inhibitoren, gemessen. Um die Wichtigkeit der MCTS Methode zu unterstreichen wurden die Experimente, die Apoptose und die Zellzyklusverteilung betreffend, zeitgleich auch in der konventionellen Kultivierungsmethode durchgeführt.
Ergebnisse: Die sechs verwendeten Zelllinien CaCo2, HT29, HCT116, DLD-1, LS174T und SW620, kultiviert als MCTS, zeigten unterschiedliche Reaktionen auf die Behandlung mit einzelnen Inhibitoren und Inhibitor-Kombinationen. Weiters konnten signifikante Unterschiede der Inhibitor-Auswirkung auf den Zellzyklus, zwischen 2D- und 3D-Kulturen festgestellt werden, wohingegen die Inhibitoren nur geringe Auswirkungen auf Apoptose zeigten.
Schlussfolgerung: Diese Studie untermauert die Wichtigkeit der MCTS-Methode in der Biomedizinischen Forschung vor allem dadurch, dass unterschiedliche Reaktionen auf die Inhibitoren des PI3K/Akt/mTOR Signalwegs im Gegensatz zu konventionellen Zellkulturmethode festgestellt werden konnten. Sie leistete einen Beitrag um das veränderte PI3K/Akt/mTOR signaling in 3D Kulturen zu verstehen und könnte helfen neue effiziente Inhibitorkombinationen zur Behandlung von Darmkrebs zu finden. Es bleibt zu testen ob die unterschiedlichen Reaktionen Anzeichen für verändertes signaling aufgrund von unterschiedlichen Mutationen sind. Die abnehmende Wirkung der Inhibitoren, in 3D Zellkulturen, ist möglicherweise auf eine erhöhte Medikamenten-Resistenz durch Zell-Zell-Kontakte zurück zu führen.