Adrenocortical carcinomas (ACC) are aggressive tumors associated with a heterogeneous but generally poor prognosis and limited treatment options for advanced stages. Despite promising molecular insights and improved understanding of ACC biology, efficient targeted therapies have not been identified yet. Thus, this study aims to identify potential new drug targets for a future personalized therapeutic approach. RNA was isolated from 104 formalin-fixed paraffin-embedded tumor samples from ACC patients, 40 of those 104 cases proved to be suitable for further mRNA analyses according to the quality check of the extracted RNA. Gene expression of 84 known cancer drug targets was evaluated by quantitative real-time PCR using 5 normal adrenal glands as reference. Protein expression was investigated for selected candidate drug targets by immunohistochemistry in 104 ACC samples, 11 adenomas and 6 normal adrenal glands. Efficacy of an available inhibitor of the most promising candidate was tested by functional in vitro experiments in two ACC cell lines (NCI-H295R and MUC1) alone or in combination with other drugs. Most frequently overexpressed genes were TOP2A, IGF2, CDK1, CDK4, PLK4 and PLK1. Nuclear immunostaining of CDK1, CDK4 and PLK1 significantly correlated with the respective mRNA expression. CDK4 was chosen as the most promising candidate for functional validation as it is actionable by FDA-approved CDK4/6 inhibitors. ACC samples with copy number gains at CDK4 locus presented significantly higher CDK4 expression levels. The CDK4/6 inhibitor palbociclib showed a concentration- and time- dependent reduction of cell viability in vitro, which was more pronounced in NCI-H295R than in MUC1 cells. This was in line with higher CDK4 expression at western blot analysis in NCI-H295R cells. Furthermore, palbociclib was applied in combination with dual IGFR/IR inhibitor linsitinib showing a synergistic effect on reducing cell viability. In conclusion, this proof-of-principle study confirmed RNA profiling to be useful to discover potential drug targets. Detected drug targets are suitable to be investigated by immunohistochemistry in the clinical setting. Moreover, CDK4/6 inhibitors are promising candidates for treatment of a subset of patients with tumors presenting CDK4 copy number gains and/or overexpression, while linsitinib might be an interesting combination partner in patients with both IGF2 and IGF1R overexpression. These results are intended as a basis for a validation study in a prospective cohort, further evaluation in vivo in suitable mouse models or testing in patients with ACC in clinical trials are needed and might improve the future management of patients with ACC in terms of precision medicine. / Nebennierenrindenkarzinome (ACC) sind aggressive Tumore, die mit einer heterogenen, aber insgesamt ungünstigen Prognose sowie limitierten therapeutischen Optionen für fortgeschrittene Stadien assoziiert sind. Trotz hoffnungsvoll stimmenden molekularen Einblicken und verbessertem Verständnis für die Biologie des ACC wurden bisher keine effektiven Targeted Therapies (zielgerichtete Therapien) identifiziert. Daher strebt diese Studie die Identifikation potentieller neuer Drug Targets (Arzneimittelzielpunkte) im Rahmen einer zukünftigen personalisierten Therapie an. RNA wurde von 104 formalinfixierten und paraffineingebetteten Tumorproben von ACC Patienten isoliert, 40 der 104 Fälle zeigten sich nach der Qualitätsprüfung der extrahierten RNA geeignet für weiterführende mRNA-Analysen. Genexpression von 84 bekannten Karzinom-Drug Targets wurden durch quantitative Real-Time PCR unter Nutzung von 5 normalen Nebennieren als Referenz evaluiert. Proteinexpression wurde in selektierten Kandidaten-Drug Targets durch Immunhistochemie in 104 ACC-Proben, 11 Adenomen und 6 normalen Nebennieren untersucht. Das Potential eines verfügbaren Inhibitors gegen das vielversprechendste Kandidatengen wurde in funktionalen in vitro Experimenten mit zwei ACC-Zelllinien (NCI-H295R und MUC1) allein und in Kombination mit einem anderen Medikament getestet. Die am häufigsten überexprimierten Gene stellten TOP2A, IGF2, CDK1, CDK4, PLK4 und PLK1 dar. Die immunhistologische Kernfärbung für CDK1, CDK4 und PLK1 korrelierten signifikant mit der jeweiligen mRNA-Expression. CDK4 wurde als erfolgversprechendster Kandidat für weitere funktionale Validierung ausgewählt, da es durch FDA-genehmigte CDK4/6-Inhibitoren angreifbar ist. ACC-Proben mit Copy Number Gains des CDK4 Genlocus zeigten signifikant höhere CDK4 Expressionslevel. Der CDK4/6-Inhibitor Palbociclib wies eine zeit- und konzentrationsabhängige Reduktion der Zellviabilität in vitro auf, welche ausgeprägter in NCI-H295R- als in MUC1-Zellen war. Dies war in Einklang mit stärkerer CDK4 Expression in den NCI-H295R-Zellen in der Western Blot Analyse. Weiterhin wurde Palbociclib in Kombination mit dem dualen IGFR/IR-Inhibitor Linsitinib eingesetzt, dies zeigte einen synergistischen Effekt auf die Reduktion der Zellviabilität. Zusammenfassend bestätigte diese Proof-of-Principle den Nutzen von RNA Profiling zur Erfassung potentieller Drug Targets. Die ermittelten Drug Targets sind geeignet für immunhistochemische Untersuchungen im klinischen Setting. Darüber hinaus sind CDK4/6-Inhibitoren vielversprechende Kandidaten für die Behandlung einer Teilgruppe von Patienten mit Tumoren, die CDK4-Copy Number Gains und/oder -Überexpression aufweisen, während Linsitinib ein interessanter Kombinationspartner in Patienten mit sowohl IGF2- wie auch IGF1R-Überexpression darstellen könnte. Diese Resultate sollen als Basis für eine Validationsstudie in einer prospektiven Kohorte dienen, weitere Evaluation in vivo in geeigneten Mausmodellen oder Untersuchung in ACC-Patienten in klinischen Studien sind erforderlich und könnten das zukünftige Management von ACC-Patienten verbessern im Rahmen der Präzisionsmedizin.

Zytotoxische Chemotherapien, die zur Behandlung gastrointestinaler Karzinome eingesetzt werden, sind mit unerwünschten Wirkungen und insbesondere mit Hämatotoxizität verbunden. Diese können Behandlungsverzögerungen zur Folge haben, welche die Wirksamkeit der Tumortherapie und damit die Überlebenschancen verschlechtern. Chemotherapie-bedingte Nebenwirkungen sind variabel und das individuelle Risiko ist auf Grundlage klinischer Merkmale eines Patienten schwer vorherzusagen. Aus diesem Grund werden hierfür biomathematische Modelle der Hämatopoese unter Chemotherapie als modellbasierter Ansatz der Präzisionsmedizin vorgeschlagen. Bisher wurde die Leistung dieser Modelle nur in geringem Umfang für Therapien solider Tumore untersucht. In die vorliegende prospektive klinische multizentrische Beobachtungsstudie wurden 28 Patienten mit lokal fortgeschrittenem Adenokarzinom des Magens (n= 9, 32.1%), Ösophagus, ösophago-gastralen Übergangs (Typ I-III nach Siewert) (n=14, 50.0%) und Pankreaskarzinom (n=5, 17.9%) eingeschlossen, bei denen eine neoadjuvante oder adjuvante Chemotherapie mit dem FLO(T)- (5-Fluorouracil, Folinsäure, Oxaliplatin, Docetaxel) (n=23, 82.1%) oder FOLFIRINOX- (5-Fluorouracil, Folinsäure, Oxaliplatin und Irinotecan) Schema (n=5, 17.9%) geplant war. Während der Therapiezyklen wurden engmaschige Blutbildkontrollen durchgeführt. Darüber hinaus wurden die aufgetretenen Nebenwirkungen zu jedem Zyklus gemäß CTCAE v5.0 dokumentiert. Es wurde ein mechanistisches biomathematisches integriertes Modell der Hämatopoese, der Chemotherapie sowie der Wirkung hämatopoetischer Wachstumsfaktoren verwendet, um die individuelle, Chemotherapie-bedingte Hämatotoxizität eines Patienten vorherzusagen. Bei 21 Studienpatienten (75%) trat eine höhergradige hämatologische Toxizität (Grad 3 oder 4 nach CTCAE) auf, wobei es sich am häufigsten um eine Neutropenie handelte (n= 19, 67.9%). Für die Zyklen zwei, drei und sechs konnten die Neutropenie-Grade mit durchschnittlich weniger als einem Toxizitätsgrad Abweichung prognostiziert werden, die Leukopenie-Grade hingegen bis einschließlich Zyklus 6, die Thrombopenie-Grade sogar bis Zyklus 8. Somit unterschied sich die Vorhersagegenauigkeit für die verschiedenen hämatologischen Zelllinien. Die Übereinstimmung der Prognosen für die frühen Therapiezyklen (Zyklus 2 und 3) war für alle betrachteten Blutzelllinien und Therapie-Schemata ausgezeichnet. Bei den Prognosen für die späteren Therapiezyklen traten erwartungsgemäß größere Abweichungen zwischen den vorhergesagten und den klinisch beobachteten Toxizitätsgraden auf. Die Anwendung dieses biomathematischen Modells zur Vorhersage der individuellen hämatologischen Toxizität von Patienten mit gastrointestinalem Karzinom, die mit einem FLO(T)- oder FOLFIRINOX-Schema behandelt werden, führt selbst bei dieser heterogenen Population zu zuverlässigen Ergebnissen. Die Vorhersageleistung dieses Modells erwies sich für Kurzzeitprognosen als ausgezeichnet und für Langzeitprognosen als annehmbar. Der klinische Nutzen dieses präzisionsmedizinischen Ansatzes sollte in einer größeren prospektiven Kohorte weiter untersucht und validiert werden.