Laboratóriumi csoport Ushmorov - Ulmi Egyetem
| Telefon: + 49-731-500- | ||
| Dr. Alekszej Ushmorov | 33 847 | [email protected] |
| Telefon: + 49-731-500- | ||
| Franz Heretic | 33 831 | [email protected] |
| Dr. Franziska Gehringer | 33 831 | [email protected] |
| Anita Kick | 23 264 | [email protected] |
2010 óta vizsgáljuk a FOXO transzkripciós faktorok szerepét a B-sejt neopláziák patogenezisében. A FOXO-k a FOX O transzkripciós faktorok családjába tartoznak, amelyek mindegyike erősen konzervált „villafejű” DNS-kötő doménnel rendelkezik, de a transzaktivációs domének felépítésében különböznek, ami részben nem redundáns funkcióikat magyarázza. A FOXO sejtfunkciói közé tartozik a sejthalál, a sejtszaporodás, a reaktív oxigénfajok elleni védelem, a DNS károsodására reagálás és a sejtek anyagcseréje (beleértve a lipogenezist és a glükoneogenezist is). Bár a FOXO család tagjai minden szövetben expresszálódnak, látszólagos mennyiségi különbség van a szövetek eloszlásában. Különösen a FOXO1 expresszálódik erősen a B-sejtekben. A FOXO1 elengedhetetlen a B-sejtek túléléséhez és differenciálódásához a B-sejtek fejlődésének korai szakaszában, valamint a csíraközpont-reakcióhoz, amely felelős a B-sejt receptor affinitáséréséért.
A FOXO1 elnyomás hozzájárul a plazma sejtek differenciálódásának blokkolásához a klasszikus Hodgkin-limfóma (cHL) során
2012-ben (Xie L. és mtsai., Blood, 2012) a normál B-sejtekhez és a nem Hodgkin B-sejtes limfómákhoz (NHL) képest az alacsony FOXO1 expresszióra összpontosítottunk a cHL-ben. A cHL egy B-sejtes lymphoma, amely nagyrészt elvesztette B-sejtes programját. Kimutattuk, hogy a FOXO1 túlzott expressziója a cHL sejtvonalakban apoptózist indukál, és arra a következtetésre jutottunk, hogy az FOXO1 tumor szuppresszor a cHL-ben. Végül megvizsgáltuk a FOXO1 túlexpressziójának molekuláris hatásait a cHL-ben gén expressziós profilok segítségével. Meghatároztuk a plazma sejtek differenciálódásának fő szabályozóját, a PRDM1-et, mint a FOXO1 transzkripciós célpontját, amely közvetíti a tumor szuppresszor funkcióját. Ezenkívül képesek voltunk megmutatni, hogy a PRDM1 tumor szuppresszív hatása a MYC proto-onkogén down-szabályozásától függ (1. ábra). Azt is feltételeztük, hogy az alacsony FOXO1 expresszió felelős a Hodgkin és Reed-Sternberg sejtek "abortív plazmasejt-differenciálódásának" jellegzetes fenotípusáért, a cHL rosszindulatú komponenséért.
A FOXO3A finom szabályozása a cHL-ben, mint túlélési mechanizmus és a sikertelen plazmasejt-differenciálódás indikátora
A FOXO1 B-sejtes limfómákban betöltött szerepének további vizsgálatakor a FOXO1 és FOXO3A mRNS expresszió reciprok jellegére összpontosítottunk a B-sejtek differenciálódásának folyamatában a sötét zóna csíra centrális sejtjeitől a plazma sejtekig (PZ). A FOXO1 expressziós szintje csökkent a DZ B sejt és a PZ közötti terminális differenciálódás során, míg a FOXO1 mRNS szintje nőtt. Megállapítottuk, hogy a FOXO3A mRNS szintje a cHL-ben magasabb volt, mint a DZ B sejtekben, de alacsonyabb, mint a PZ-ben. Megmutattuk azt is, hogy ezek a köztes FOXO3A expressziós szintek elengedhetetlenek a cHL túléléséhez, mivel a FOXO3A mennyiségének növelése vagy csökkentése nem volt helyénvaló (2. ábra).
Ezért arra a következtetésre jutottunk, hogy a cHL sejtek fenntartják azokat a FOXO3A/FOXO1 expressziós szinteket, amelyek tükrözik a cHL normál progenitor sejtjeinek differenciálódási állapotát, és hogy ennek a normális progenitor sejtnek a proliferációs és túlélési programjának fenntartása elengedhetetlen a cHL túléléséhez. Ily módon „Goldilocks” elvet feltételeztünk a B-sejtes lymphoma FOXO-hatásairól.
2. ábra: A FOXO3A finombeállítása a cHL-ben, mint túlélési mechanizmus és az abortív plazmasejt-differenciálódás jellemzője (Osswald CD és mtsai, 2018)
A FOXO1 szigorú szabályozása elengedhetetlen a B-ALL fenntartásához
A „Goldilocks” hipotézisünk alátámasztására azt találtuk, hogy a B-ALL, amely nagyon érzékeny a FOXO-aktiváló kezelésekre (pl. AKT inhibitorok vagy a FOXO1 túlzott expressziója), fenntartja a magokban a FOXO1 expresszió magas szintjét jelezve a FOXO1 szerepét a B-ALL-ben. Kimutattuk, hogy a FOXO1 genetikai gátlása növekedési leállást és apoptózist indukál a B-ALL sejtvonalakban (3. ábra). Ami azonban a legfontosabb, hogy a FOXO1 farmakológiai gátlása több elsődleges gyermekgyógyászati betegből származó xenograft mintában anti-leukémiás aktivitást mutatott, hatékony leukémiás csökkenéssel a hematopoietikus, limfoid és központi idegrendszeri rekeszekben. Ez végül a B-ALL preklinikai in vivo modelljében hosszabb túlélést eredményezett a leukémia megismétlődése nélkül. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a FOXO1 visszaszorítása lehetséges megközelítés lehet a B-ALL kezelésében.
3. ábra A FOXO1 szigorú szabályozása elengedhetetlen a B-sejt prekurzor akut limfoblasztos leukémia fenntartásához (Fan W. et al., Blood, 2018).
A Burkitt-limfóma (BL) elősegíti a csíraközpont sötét zónájának proliferációs és túlélési programját, és farmakológiai célként szolgálhat
Amikor elemeztük régi adatainkat a B-sejtes NHL altípusok FOXO1 expressziójáról, képesek voltunk meghatározni a magas FOXO1 expressziót a BL magjaiban. "Funkcióvesztés" kísérletek segítségével azonosítottuk a FOXO1 BL-sejtvonalak leütésének antiproliferatív hatását, amely összefüggésbe hozható a DC B-sejt programjának elnyomásával, beleértve a MYB, CCND3, RAG2, BACH2 és CXCR4 expresszióját, ment. Ezenkívül megfigyelték a könnyű zóna jelátviteli utak, például az NF-κB és a PI3K-AKT indukcióját. „Mentési” kísérlet segítségével meghatároztuk a MYB proto-onkogén csökkentését, mint kritikus tényezőt, amely hozzájárul a FOXO1 leütés antiproliferatív hatásához. A farmakológiai FOXO1 represszió megvalósíthatóságának vizsgálatára azt találtuk, hogy az alacsony molekulatömegű FOXO1 inhibitor, AS1842856, alacsony koncentrációban sejtpusztulást és növekedési leállást indukált a BL sejtvonalakban. Mint a cHL-ben és a B-ALL-ben, a BL-sejtvonalakban is megfigyeltük, hogy a FOXO1 túlaktiválása szintén növekedésgátlást váltott ki, ami jelzi a FOXO1-aktivitás szigorú szabályozásának fontosságát a BL-ben (4. ábra).
4. ábra. A FOXO1 biztosítja a sötét zóna proliferációs és túlélési program fenntartását, és farmakológiailag megcélozható Burkitt lymphomában (Gehringer F. és mtsai., Cancer, 2019).
A BL fenntartásához fiziológiai PTEN-PI3K-AKT aktivitásra van szükség
A FOXO1 szerepének vizsgálata során a BL túlélési és proliferációs programjában megvizsgáltuk a túlnyomórészt nukleáris FOXO1 expresszió látszólagos paradoxonját és a FOXO-inaktiváló PI3K-PDPK1-AKT jelátviteli út állítólag magas aktivitását a BL-ben. Megállapítottuk, hogy a PI3K-PDPK1-AKT aktivitás nem haladja meg a csíraközpont B-sejtjeire jellemző fiziológiai szintet, amelyből a BL származik. Az AKT (myrAKT) konstitutívan aktív változatának túlzott expressziója és a természetes PI3K-AKT szignálinhibitor PTEN leütése a FOXO1 inaktiválásához vezetett, és elnyomta a DC proliferációs és túlélési programot, és ezáltal a BL növekedését (5. ábra).
5. ábra A PTEN-PI3K-AKT tengely aktivitásának fiziológiai szintjei szükségesek a Burkitt-limfóma fenntartásához (Gehringer F. és mtsai., Leukemia, 2020).
Fő eredményeink
- A FOXO transzkripciós faktorok és szabályozó jelátviteli útjaik egyértelmű besorolása "tumorszuppresszorokként" és "onkogénekké" a B-sejtes neopláziákban nem lehetséges.
- Bizonyos B-sejtes leukémiában és limfómákban a FOXO aktivitás "csak megfelelő" Goldliocks zónában van fenntartva.
- A FOXO aktivitások szelektív farmakológiai modulációja alkalmazható a B-sejtes leukémia és a lymphoma kezelésére.
Peter Möller és Frank Leithäuser, az Ulmi Egyetem Patológiai Intézete
Randy Gascoyne és Christian Steidl. Patológia és laboratóriumi osztály, Limfoid Daganatok Központja, valamint a Transzlációs és Alkalmazott Genomikai Központ, Vancouver, Kanada
Reuben Tooze, a kísérleti hematológia szekciója, Leedsi Rák- és Patológiai Intézet, Leedsi Egyetem, Leeds, Egyesült Királyság
A Burkitt-limfóma fenntartásához a PTEN-PI3K-AKT tengely aktivitásának fiziológiai szintjei szükségesek.
Gehringer F, Weissinger SE, Möller P, Wirth T, Ushmorov A.
Leukémia. 2019. november 12. doi: 10.1038/s41375-019-0628-0.
A FOXO1 biztosítja a sötét zóna proliferációs és túlélési program fenntartását, és farmakológiailag megcélozható Burkitt-limfómában.
Gehringer F, Weissinger SE, Swier LJ, Möller P, Wirth T, Ushmorov A.
Rákok (Bázel). 2019. szeptember 25.; 11 (10). pii: E1427. doi: 10.3390/rákok11101427.
FOXO B-sejtes lymphopoiesisben és B-sejtes neoplasia-ban.
Ushmorov A, Wirth T.
Semin Cancer Biol. 2018 június; 50: 132-141.
A FOXO1 szigorú szabályozása elengedhetetlen a B-sejt prekurzor akut limfoblasztos leukémia fenntartásához.
Wang F, Demir S, Gehringer F, Osswald CD, Seyfried F, Enzenmüller S, Eckhoff SM, Maier T, Holzmann K, Debatin KM, Wirth T, Meyer LH, Ushmorov A.
Vér. 2018 április 5. pii: vér-2017-10-813576. doi: 10.1182/blood-2017-10-813576.
A FOXO3A finombeállítása a cHL-ben, mint túlélési mechanizmus és az abortív plazmasejt-differenciáció jellemzője.
Osswald CD, Xie L, Guan H, Herrmann F, Pick SM, Vogel MJ, Gehringer F, Chan FC, Steidl C, Wirth T, Ushmorov A.
Vér. 2018. április 5.; 131 (14): 1556-1567. doi: 10.1182/vér-2017-07-795278.
Onkogén útvonalak aktiválása klasszikus Hodgkin-limfómában decitabinnal: A kis molekulatömegű inhibitorokkal való kombináció indoklása.
Swerev ™, Wirth T, Ushmorov A.
Int J Oncol. 2017. február; 50 (2)
FOXO B-sejtes lymphopoiesisben és B-sejtes neoplasia-ban.
Ushmorov A, Wirth T.
Semin Cancer Biol. 2017. július 31.