Grupul de laborator Ushmorov - Universitatea Ulm
| Telefon + 49-731-500- | ||
| Dr. Alexey 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] |
Din 2010 investigăm rolul factorilor de transcripție FOXO în patogeneza neoplasmelor cu celule B. FOXO-urile aparțin familiei de factori de transcriere FOX O, toți având un domeniu de legare a ADN-ului „furculiță” foarte conservat, dar diferă în structura domeniilor de transactivare, ceea ce explică funcțiile lor parțial nerundundante. Funcțiile celulare ale FOXO includ reglarea morții celulare, proliferarea celulară, protecția împotriva speciilor reactive de oxigen, răspunsul la deteriorarea ADN-ului și metabolismul celular (inclusiv lipogeneza și gluconeogeneza). Deși membrii familiei FOXO sunt exprimați în toate țesuturile, există o diferență cantitativă aparentă în distribuția lor tisulară. FOXO1 în special este puternic exprimat în celulele B. FOXO1 este esențial pentru supraviețuirea și diferențierea celulelor B în stadiile incipiente ale dezvoltării celulelor B, precum și pentru reacția centrului germinal, care este responsabilă pentru maturizarea afinității receptorului celulei B.
Represiunea FOXO1 contribuie la blocarea diferențierii celulelor plasmatice în limfomul Hodgkin clasic (cHL)
În 2012 (Xie L. și colab., Blood, 2012) ne-am concentrat pe expresia FOXO1 scăzută în cHL, comparativ cu celulele B normale și limfoamele cu celule B non-Hodgkin (NHL). cHL este un limfom cu celule B care și-a pierdut în mare măsură programul de celule B. Am arătat că supraexprimarea FOXO1 în liniile celulare cHL induce apoptoza și am ajuns la concluzia că FOXO1 este un supresor tumoral în cHL. În cele din urmă, am investigat efectele moleculare ale supraexprimării FOXO1 în cHL cu ajutorul profilurilor de expresie genică. Am identificat principalul regulator al diferențierii celulelor plasmatice, PRDM1, ca țintă transcripțională a FOXO1, care mediază funcția sa supresoare tumorale. În plus, am putut arăta că efectul supresiv al tumorii al PRDM1 depinde de o reglare descendentă a proto-oncogenei MYC (Fig. 1). De asemenea, am presupus că expresia scăzută a FOXO1 este responsabilă pentru fenotipul caracteristic al „diferențierii celulare plasmatice avortante” a celulelor Hodgkin și Reed-Sternberg, componenta malignă a cHL.
Reglarea fină a FOXO3A în cHL ca mecanism de supraviețuire și un semn distinctiv al diferențierii cu celule plasmatice eșuate
În investigarea în continuare a rolului FOXO1 în limfoamele cu celule B, ne-am concentrat asupra caracterului reciproc al expresiei mARN-ului FOXO1 și FOXO3A în procesul de diferențiere a celulelor B de la celulele germinale centrale ale zonei întunecate (DC) la celulele plasmatice. (PZ). Nivelurile de expresie ale FOXO1 au scăzut pe parcursul diferențierii terminale de la celula DZ B la PZ, în timp ce nivelurile de ARNm FOXO1 au crescut. Am constatat că nivelurile de ARNm FOXO3A în cHL au fost mai mari decât în celulele DZ B, dar mai mici decât în PZ. Am arătat, de asemenea, că aceste niveluri intermediare de expresie FOXO3A sunt esențiale pentru supraviețuirea cHL, deoarece creșterea sau scăderea cantității de FOXO3A a fost inadecvată (Fig. 2).
Prin urmare, am ajuns la concluzia că celulele cHL mențin acele niveluri de expresie FOXO3A/FOXO1 care reflectă starea de diferențiere a celulei progenitoare normale a cHL și că menținerea programului de proliferare și supraviețuire a acestei celule progenitoare normale este esențială pentru supraviețuirea cHL. În acest fel, am postulat un principiu „Goldilocks” pentru efectele FOXO în limfomul cu celule B.
Fig. 2. Reglarea fină a FOXO3A în cHL ca mecanism de supraviețuire și un semn distinctiv al diferențierii celulare plasmatice abortive (Osswald CD, și colab., 2018)
Reglarea strânsă a FOXO1 este esențială pentru menținerea B-ALL
În căutarea sprijinului pentru ipoteza „Goldilocks”, am constatat că B-ALL, care este foarte sensibil la tratamentele care activează FOXO (de exemplu, inhibitori ai AKT sau supraexpresia FOXO1), menține niveluri ridicate de expresie FOXO1 în nuclee indicând un rol pentru FOXO1 în B-ALL. Am arătat că inhibarea genetică a FOXO1 induce un stop de creștere și apoptoză în liniile celulare B-ALL (Fig. 3). Mai presus de toate, însă, inhibiția farmacologică a FOXO1 a arătat activitate anti-leucemie la mai multe probe primare de xenogrefă derivate de pacienți pediatrici, cu o reducere eficientă a leucemiei în compartimentele hematopoietice, limfoide și ale organelor nervoase centrale. Acest lucru a dus în cele din urmă la supraviețuirea extinsă fără recurența leucemiei într-un model pre-clinic in vivo de B-ALL. Aceste rezultate sugerează că reprimarea FOXO1 ar putea fi o posibilă abordare a tratamentului B-ALL.
Fig. 3. Reglarea strânsă a FOXO1 este esențială pentru menținerea leucemiei limfoblastice acute precursoare a celulelor B (Fan W. și colab., Blood, 2018).
În limfomul Burkitt (BL) promovează programul de proliferare și supraviețuire a zonei întunecate a centrului germinal și poate servi drept țintă farmacologică
Când am analizat datele noastre vechi despre expresia FOXO1 în subtipurile de NHL cu celule B, am putut determina o expresie FOXO1 ridicată în nucleele BL. Cu ajutorul experimentelor de „pierdere a funcției” am identificat un efect antiproliferativ al eliminării FOXO1 în liniile celulare BL, care este asociat cu suprimarea programului de celule B al DC, inclusiv expresia MYB, CCND3, RAG2, BACH2 și CXCR4 a mers de-a lungul. În plus, s-a observat inducerea căilor de semnalizare a zonei luminoase precum NF-κB și PI3K-AKT. Cu ajutorul unui experiment de „salvare”, am identificat reglarea descendentă a proto-oncogenei MYB ca fiind un factor critic care contribuie la efectul antiproliferativ al degradării FOXO1. În încercarea de a evalua practicabilitatea reprimării FOXO1 farmacologice, am constatat că inhibitorul FOXO1 cu greutate moleculară mică AS1842856 a indus moartea celulară și oprirea creșterii în liniile celulare BL la concentrații mici. La fel ca în cHL și B-ALL, am observat și în liniile celulare BL că supraactivarea FOXO1 a indus și inhibarea creșterii, ceea ce indică importanța reglementării stricte a activității FOXO1 în BL (Fig. 4).
Fig. 4. FOXO1 conferă menținerea programului de proliferare și supraviețuire a zonei întunecate și poate fi vizat farmacologic în limfomul Burkitt (Gehringer F., și colab., Cancers, 2019).
Activitatea fiziologică PTEN-PI3K-AKT este necesară pentru întreținerea BL
În investigarea rolului FOXO1 în programul de supraviețuire și proliferare al BL, am analizat, de asemenea, paradoxul aparent al expresiei FOXO1 predominant nucleare și activitatea pretinsă ridicată a căii de semnalizare PI3K-PDPK1-AKT inactivatoare FOXO în BL. Am constatat că activitatea PI3K-PDPK1-AKT nu depășește nivelurile fiziologice tipice celulelor B ale centrului germinal din care este derivat BL. Atât supraexprimarea versiunii active constitutive a AKT (myrAKT), cât și eliminarea inhibitorului natural de semnal PI3K-AKT PTEN au dus la inactivarea FOXO1 și au suprimat proliferarea DC și programul de supraviețuire și, astfel, creșterea BL (Fig. 5).
Fig. 5. Nivelurile fiziologice ale activității axei PTEN-PI3K-AKT sunt necesare pentru întreținerea limfomului Burkitt (Gehringer F., și colab., Leucemia, 2020).
Principalele noastre rezultate
- Nu este posibilă o clasificare clară a factorilor de transcripție FOXO și a căilor lor de semnalizare reglatoare ca „supresori tumorali” și „oncogene” în neoplazii cu celule B.
- În anumite leucemii și limfoame cu celule B, activitățile FOXO sunt menținute într-o zonă „corectă” „Goldliocks”.
- O modulare farmacologică selectivă a activităților FOXO ar putea fi utilizată pentru tratamentul leucemiei și limfomului cu celule B.
Peter Möller și Frank Leithäuser, Institutul de Patologie, Universitatea Ulm
Randy Gascoyne și Christian Steidl. Departamentul de Patologie și Medicină de Laborator, Centrul pentru Cancerele Limfoide și Centrul de Genomică Translațională și Aplicată, Vancouver, Canada
Reuben Tooze, Secția de hematologie experimentală, Institutul Leeds pentru Cancer și Patologie, Universitatea din Leeds, Leeds, Marea Britanie
Nivelurile fiziologice ale activității axei PTEN-PI3K-AKT sunt necesare pentru întreținerea limfomului Burkitt.
Gehringer F, Weissinger SE, Möller P, Wirth T, Ushmorov A.
Leucemie. 2019 noiembrie 12. doi: 10.1038/s41375-019-0628-0.
FOXO1 conferă menținerea programului de proliferare și supraviețuire a zonei întunecate și poate fi vizat farmacologic în limfomul Burkitt.
Gehringer F, Weissinger SE, Swier LJ, Möller P, Wirth T, Ushmorov A.
Racii (Basel). 2019 25 septembrie; 11 (10). pii: E1427. doi: 10.3390/cancers11101427.
FOXO în limfopoieza cu celule B și neoplazia cu celule B.
Ushmorov A, Wirth T.
Semin Cancer Biol. 2018 iunie; 50: 132-141.
Reglarea strânsă a FOXO1 este esențială pentru menținerea leucemiei limfoblastice acute precursoare a celulelor B.
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.
Sânge. 2018 apr 5. pii: sânge-2017-10-813576. doi: 10.1182/blood-2017-10-813576.
Reglarea fină a FOXO3A în cHL ca mecanism de supraviețuire și un semn distinctiv al diferențierii celulare plasmatice abortive.
Osswald CD, Xie L, Guan H, Herrmann F, Pick SM, Vogel MJ, Gehringer F, Chan FC, Steidl C, Wirth T, Ushmorov A.
Sânge. 5 aprilie 2018; 131 (14): 1556-1567. doi: 10.1182/blood-2017-07-795278.
Activarea căilor oncogene în limfomul Hodgkin clasic de către decitabină: o justificare pentru combinația cu inhibitori de greutate moleculară mică.
Swerev ™, Wirth T, Ushmorov A.
Int J Oncol. 2017 februarie; 50 (2)
FOXO în limfopoieza cu celule B și neoplazia cu celule B.
Ushmorov A, Wirth T.
Semin Cancer Biol.2017 31 iulie.