Лабораторна група Ушморова - Ульмський університет
| Телефон + 49-731-500- | Електронна пошта | |
| Лікар. Олексій Ушморов | 33 847 | [email protected] |
| Телефон + 49-731-500- | Електронна пошта | |
| Франц Єретик | 33 831 | [email protected] |
| Лікар. Франциска Герінгер | 33 831 | [email protected] |
| Аніта Кік | 23 264 | [email protected] |
З 2010 року ми досліджуємо роль факторів транскрипції FOXO у патогенезі В-клітинних новоутворень. FOXO належать до сімейства транскрипційних факторів FOX O, кожна з яких має високозбережений ДНК-зв’язуючий домен “forkhead”, але відрізняється структурою доменів трансактивації, що пояснює їх частково не зайві функції. Клітинні функції FOXO включають регулювання загибелі клітин, проліферацію клітин, захист від активних форм кисню, реагування на пошкодження ДНК та клітинний метаболізм (включаючи ліпогенез та глюконеогенез). Хоча члени сімейства FOXO експресуються у всіх тканинах, існує очевидна кількісна різниця в їх розподілі по тканинах. FOXO1, зокрема, сильно експресується у В-клітинах. FOXO1 необхідний для виживання та диференціації В-клітин на ранніх стадіях розвитку В-клітин, а також для реакції зародкового центру, який відповідає за дозрівання афінності рецептора В-клітин.
Репресія FOXO1 сприяє блокаді диференціювання плазматичних клітин при класичній лімфомі Ходжкіна (hHL)
У 2012 році (Xie L. et al., Blood, 2012) ми зосередили увагу на низькій експресії FOXO1 в hHL порівняно з нормальними В-клітинами та неходжкинськими В-клітинними лімфомами (НХЛ). hHL - це В-клітинна лімфома, яка значною мірою втратила свою В-клітинну програму. Ми показали, що надмірна експресія FOXO1 у клітинних лініях hHL індукує апоптоз, і ми дійшли висновку, що FOXO1 є супресором пухлини в hHL. Нарешті, ми дослідили молекулярні ефекти надмірної експресії FOXO1 в hHL за допомогою профілів експресії генів. Ми визначили головний регулятор диференціювання плазматичних клітин, PRDM1, як транскрипційну мішень FOXO1, яка опосередковує його супресорну функцію пухлини. Крім того, ми змогли показати, що пригнічувальний ефект пухлини PRDM1 залежить від регуляції зниження прото-онкогену MYC (рис. 1). Ми також припустили, що низька експресія FOXO1 відповідає за характерний фенотип "абортивної диференціації клітин плазми клітин" клітин Ходжкіна та Ріда-Штернберга, злоякісного компонента ХГЛ.
Тонка регуляція FOXO3A в hHL як механізм виживання та ознака невдалої диференціації плазматичних клітин
Подальше досліджуючи роль FOXO1 у В-клітинних лімфомах, ми зосередили увагу на взаємному характері експресії мРНК FOXO1 та FOXO3A в процесі диференціації В-клітин від клітин центрального зародка темної зони (ДК) до плазматичних клітин (PZ). Рівні експресії FOXO1 знижувались у ході термінальної диференціації від клітини DZ B до PZ, тоді як рівні мРНК FOXO1 збільшувались. Ми виявили, що рівні мРНК FOXO3A в hHL були вищими, ніж у клітинах DZ B, але нижчими, ніж у PZ. Ми також показали, що ці проміжні рівні експресії FOXO3A є вкрай важливими для виживання hHL, оскільки збільшення або зменшення кількості FOXO3A було недоречним (рис. 2).
Тому ми дійшли висновку, що клітини hHL підтримують ті рівні експресії FOXO3A/FOXO1, які відображають статус диференціації нормальної клітини-попередника hHL, і що підтримка програми проліферації та виживання цієї нормальної клітини-попередника є важливою для виживання hHL. Таким чином ми постулювали принцип "золотоволокна" щодо ефектів FOXO у В-клітинній лімфомі.
Рис. 2. Точне налаштування FOXO3A в hHL як механізм виживання та відмітна ознака абортивної диференціації плазматичних клітин (Osswald CD, et al., 2018)
Жорстке регулювання FOXO1 має важливе значення для підтримки B-ALL
У пошуках підтримки нашої гіпотези `` Златовласка '' ми виявили, що B-ALL, який дуже чутливий до FOXO-активуючих процедур (наприклад, інгібіторів АКТ або надмірної експресії FOXO1), підтримує високий рівень експресії FOXO1 в ядрах із зазначенням ролі FOXO1 у B-ALL. Ми показали, що генетичне інгібування FOXO1 індукує зупинку росту та апоптоз у клітинних лініях B-ALL (рис. 3). Однак найголовніше, що фармакологічне інгібування FOXO1 показало протилейкемічну активність у кількох первинних педіатричних зразках ксенотрансплантатів з ефективним зниженням лейкозу у відділах кровотворення, лімфоїдів та центральних нервових органів. Це, зрештою, призвело до тривалого виживання без рецидивів лейкемії в доклінічній моделі in vivo B-ALL. Ці результати говорять про те, що репресія FOXO1 може бути можливим підходом до лікування B-ALL.
Рис. 3. Щільна регуляція FOXO1 є важливою для підтримання В-клітинного попередника гострого лімфобластного лейкозу (Fan W. et al., Blood, 2018).
Лімфома Беркітта (BL) сприяє програмі розповсюдження та виживання темної зони зародкового центру і може служити фармакологічною мішенню
Коли ми повторно проаналізували наші старі дані про експресію FOXO1 у В-клітинних підтипах NHL, нам вдалося визначити високу експресію FOXO1 в ядрах BL. За допомогою експериментів "втрати функції" ми виявили антипроліферативний ефект нокдауну FOXO1 в клітинних лініях BL, який пов'язаний з придушенням програми B-клітин DC, включаючи експресію MYB, CCND3, RAG2, BACH2 та CXCR4, пішли разом. Крім того, спостерігали індукцію сигнальних шляхів світлової зони, таких як NF-κB та PI3K-AKT. Використовуючи експеримент «порятунку», ми визначили регулювання прото-онкогену MYB як вирішальний фактор, який сприяє антипроліферативному ефекту нокдауну FOXO1. Намагаючись оцінити практичну придатність фармакологічної репресії FOXO1, ми виявили, що низькомолекулярний інгібітор FOXO1 AS1842856 викликав загибель та зупинку росту клітинних ліній BL при низьких концентраціях. Як і в hHL та B-ALL, ми також спостерігали у клітинних лініях BL, що надмірна активація FOXO1 також індукувала інгібування росту, що вказує на важливість суворого регулювання активності FOXO1 у BL (рис. 4).
Рис. 4.FOXO1 забезпечує підтримку програми розповсюдження темних зон та виживання і може бути фармакологічно націлений на лімфому Беркітта (Gehringer F., et al., Cancers, 2019).
Фізіологічна активність PTEN-PI3K-AKT необхідна для підтримки BL
Досліджуючи роль FOXO1 у програмі виживання та розповсюдження BL, ми також розглянули очевидний парадокс експресії переважно ядерного FOXO1 та нібито високу активність FOXO-інактивуючого сигнального шляху PI3K-PDPK1-AKT у BL. Ми виявили, що активність PI3K-PDPK1-AKT не перевищує фізіологічних значень, типових для В-клітин зародкового центру, з якого походить BL. Як надмірне вираження конститутивно активної версії АКТ (myrAKT), так і збивання природного інгібітора сигналу PI3K-AKT PTEN призвели до інактивації FOXO1 і придушили програму проліферації та виживання постійного струму і, отже, зростання BL (рис. 5).
Рис. 5. Фізіологічні рівні активності осі PTEN-PI3K-AKT необхідні для підтримки лімфоми Буркітта (Gehringer F., et al., Leukemia, 2020).
Наші основні результати
- Чітка класифікація факторів транскрипції FOXO та їх регуляторних сигнальних шляхів як "супресорів пухлини" та "онкогенів" при В-клітинних неоплазіях неможлива.
- У деяких В-клітинних лейкозах і лімфомах активність FOXO підтримується в "в самий раз" зоні "Голдліока".
- Селективна фармакологічна модуляція діяльності FOXO може бути використана для лікування В-клітинного лейкозу та лімфоми.
Петер Меллер та Франк Лейтхаузер, Інститут патології Ульського університету
Ренді Гаскойн і Крістіан Штейдль. Кафедра патології та лабораторної медицини, Центр раку лімфоїдної системи та Центр поступальної та прикладної геноміки, Ванкувер, Канада
Рубен Туз, відділ експериментальної гематології, Лідський інститут раку та патології, Університет Лідса, Лідс, Великобританія
Фізіологічні рівні активності осі PTEN-PI3K-AKT необхідні для підтримки лімфоми Буркітта.
Герінгер Ф, Вайссінджер СЕ, Меллер П, Вірт Т, Ушморов А.
Лейкемія. 2019 листопад 12. doi: 10.1038/s41375-019-0628-0.
FOXO1 надає підтримку програмі розповсюдження та виживання темної зони та може бути фармакологічно націленою при лімфомі Буркітта.
Герінгер F, Вайссінгер SE, Swier LJ, Möller P, Wirth T, Ушморов A.
Раки (Базель). 2019 25 вересня; 11 (10). pii: E1427. doi: 10.3390/раки11101427.
FOXO у В-клітинному лімфопоезі та В-клітинній неоплазії.
Ушморов А, Вірт Т.
Semin Cancer Biol.2018 червня; 50: 132-141.
Щільна регуляція FOXO1 є важливою для підтримки В-клітинного попередника гострого лімфобластного лейкозу.
Ванг Ф, Демір С, Герінгер Ф, компакт-диск Освальд, Сейфрід Ф, Енценмюллер С, Екхофф С.М., Майер Т, Гольцманн К, Дебатін К.М., Вірт Т, Мейер Л.
Кров. 2018 квіт. 5. pii: кров-2017-10-813576. doi: 10.1182/blood-2017-10-813576.
Точне налаштування FOXO3A в hHL як механізм виживання та відмітна риса абортивної диференціації плазматичних клітин.
CD Osswald, Xie L, Guan H, Herrmann F, Pick SM, Vogel MJ, Gehringer F, Chan FC, Steidl C, Wirth T, Ushmorov A.
Кров. 2018 квіт. 5; 131 (14): 1556-1567. doi: 10.1182/blood-2017-07-795278.
Активація онкогенних шляхів у класичній лімфомі Ходжкіна децитабіном: обгрунтування комбінації з інгібіторами малої молекулярної маси.
Swerev ™, Wirth T, Ushmorov A.
Int J Oncol. 2017 лют; 50 (2)
FOXO у В-клітинному лімфопоезі та В-клітинній неоплазії.
Ушморов А, Вірт Т.
Semin Cancer Biol. 2017 лип. 31.