Cell rep:L'assunzione di selenio può prevenire efficacemente la leucemia mieloide acuta

Cell rep:L'assunzione di selenio può prevenire efficacemente la leucemia mieloide acuta

Sfondo

La leucemia mieloide acuta (AML) è un tumore maligno caratterizzato da una proliferazione anomala di cellule progenitrici ematopoietiche e cellule staminali che infiltrano il midollo osseo, il sangue e altri tessuti. L'eterogeneità citogenetica e molecolare contribuisce alla natura refrattaria e alle ricadute della LMA. Un ostacolo fondamentale per il trattamento è la malattia minima residua (MRD), caratterizzata dalla presenza di cellule iniziali leucemiche (LIC), che sono in qualche misura cruciali per la ricaduta della malattia. Queste cellule presentano analogie con le normali cellule staminali ematopoietiche in termini di autorinnovamento, proliferazione e differenziazione. Di conseguenza, man mano che si definiscono meglio i componenti delle cellule staminali tumorali, le terapie alternative mirate alle LIC aprono nuove strade per il trattamento della LAM e di altri tumori maligni.

Il GPR44 è espresso in vari tipi di cellule, ma si trova prevalentemente nelle cellule effettrici Th2. La letteratura esistente su GPR44 si concentra principalmente sul suo ruolo nelle malattie autoimmuni e nell'immunità di tipo 2, con una notevole mancanza di ricerche sul suo ruolo nelle neoplasie ematologiche.

In questo studio, gli autori hanno scoperto che l'attivazione di GPR44 potrebbe mediare effetti antileucemici endogeni. In particolare, l'aggiunta di selenio alle LIC di un modello murino di AML e alle cellule AML derivate da pazienti ha determinato la produzione di prostaglandine ciclopentenone (CyPG). Le CyPG, in seguito all'attivazione del GPR44, inibiscono le vie di segnalazione MAPK e PI3K/AKT/mTOR mediate da KRAS, promuovendo l'apoptosi nelle cellule di AML. Questi risultati sottolineano il ruolo terapeutico significativo di GPR44 nella leucemia e forniscono una base meccanicistica per le proprietà chemiopreventive del selenio e dei CyPG nell'AML.

Risultati della ricerca

1.L'integrazione di selenio può migliorare la prognosi della leucemia mieloide acuta (AML).

L'autore ha innanzitutto trapiantato cellule CD45.1 WT di AML in topi riceventi CD45.2 che erano stati nutriti con Se-A o Se-S per 4 settimane, creando topi secondari di AML. Dopo 3 settimane, i topi sono stati sacrificati e sono stati raccolti campioni di sangue, midollo osseo e milza. È stato osservato che Se-S ha ridotto significativamente il carico di cellule inizianti la leucemia (LIC) nel midollo osseo e nella milza, prolungando la sopravvivenza dei topi con AML. Successivamente, sono stati confrontati gli effetti di diverse forme di selenio alimentare (tra cui Na2SeO3 e SeMet) sui topi affetti da AML, rivelando che il selenio alimentare poteva ridurre i livelli di globuli bianchi. Inoltre, ha alleviato l'ingrossamento della milza e del fegato. I risultati della ricerca dell'autore confermano che l'integrazione di selenio nella dieta può inibire efficacemente l'AML e che Na2SeO3 ha un vantaggio preventivo rispetto al SeMet nell'AML.

Figura 1. L'integrazione di Se migliora l'esito dell'AML

2.L'integrazione di selenio induce la produzione di CyPG endogeni nella LMA.

Successivamente, gli autori hanno misurato i livelli di 15d-PGJ2 (prostaglandina J2) nel siero dei topi affetti da AML e hanno valutato l'espressione della ciclossigenasi-1 (COX-1) e della PGD sintasi ematopoietica (H-PGDS). I risultati hanno mostrato che una dieta arricchita di selenio ha aumentato significativamente l'espressione delle proteine COX-1 e H-PGDS, promuovendo un aumento dei livelli di PGJ2.

Per indagare ulteriormente il ruolo potenziale di H-PGDS, gli autori hanno trattato i topi Se-S AML con l'inibitore H-PGDS HQL79 per bloccare la produzione di CyPG endogeni. I risultati hanno mostrato che il trattamento con HQL79 ha aumentato la carica tumorale e il contenuto di LIC nel midollo osseo e nella milza dei topi Se-S. In conclusione, questi risultati suggeriscono che l'integrazione di selenio attenua la LAM attraverso il potenziamento dei CyPG endogeni mediante una maggiore espressione di H-PGDS.

Figura 2. Il supplemento di Se induce la produzione endogena di CyPGs nella AML

3.L'attivazione di GPR44 può ridurre la gravità della leucemia

Successivamente, gli autori hanno testato se diverse forme di CyPG esogene potessero trattare la LAM nei topi Se-A. I risultati hanno mostrato che il trattamento con i CyPG (DK-PGD2, 15d-PGJ2, Δ12-PGJ2 e D12-PGJ3) ha ridotto l'emocromo nei topi e ha rallentato la splenomegalia; ad eccezione di DK-PGD2, tutti gli altri composti hanno indotto la morte delle cellule di leucemia mieloide acuta umana (MOLM13) in modo dipendente dalla dose e dal tempo. Inoltre, nelle cellule MOLM13 è stata rilevata l'espressione di GPR44 sia a livello di trascritto che di proteina, con un aumento significativo della sua forma intracellulare. Ciò sottolinea l'importanza dei CyPG nella localizzazione sulla membrana cellulare di GPR44 nella LAM.

Gli autori hanno ulteriormente convalidato la rilevanza clinica trattando cellule AML derivate da pazienti con DK-PGD2 o 15d-PGJ2. Tra i 12 campioni di pazienti affetti da AML, 9 hanno risposto alla DK-PGD2, mostrando una maggiore apoptosi cellulare. L'esame ha rivelato che i pazienti sensibili al trattamento con DK-PGD2 avevano una maggiore espressione di GPR44, più di quattro volte superiore rispetto ai campioni refrattari, evidenziando ulteriormente il ruolo cruciale di GPR44 nella LMA. Questi risultati indicano che l'aumento dei GPR44 endogeni o l'uso di dosi farmacologiche di GPR44 esogeni consente di trattare efficacemente la leucemia mieloide.

Figura 3. L'attivazione di GPR44 riduce la gravità della leucemia

4.L'assenza di GPR44 nelle cellule di AML determina una malattia aggressiva. Studi precedenti hanno indicato che GPR44 svolge un ruolo cruciale nell'apoptosi delle cellule AML indotta da CyPG. Pertanto, gli autori hanno convalidato gli effetti della carenza di GPR44 sulle cellule AML. Rispetto al controllo, il trapianto di cellule AML GPR44 - / - con dieta Se-S ha portato a un aumento dei globuli bianchi recettoriali WT e a un ingrossamento della milza. Nei topi trapiantati con cellule GPR44 - / - AML, il numero totale di cellule Lin - AML e LIC nel midollo osseo e nella milza è aumentato di oltre due volte rispetto ai topi trapiantati con AML WT. La perdita di GPR44 ha comportato un aumento di dieci volte della capacità di formare colonie di cellule AML, suggerendo che l'elevata espressione di GPR44 potrebbe essere un bersaglio per la terapia con CyPG piuttosto che un fattore prognostico.

Figura 4. La mancanza di GPR44 nelle cellule AML determina una malattia aggressiva

5. L'attività di PPARγ influenza la progressione dell'AML Gpr44-/-

Poiché PPARγ e GPR44 condividono gli stessi ligandi, gli autori hanno studiato il potenziale crosstalk tra PPARγ e GPR44. Topi Se-S con cellule AML Gpr44 - / - sono stati trattati con l'antagonista selettivo di PPARγ GW9662, ottenendo un CBC significativamente più alto rispetto ai topi trattati con l'agente di controllo, accompagnato da splenomegalia. Al contrario, i topi Se-S con AML Gpr44 - / - trattati con rosiglitazone (un agonista PPARγ) hanno mostrato una diminuzione dei livelli di globuli bianchi e splenomegalia. Nel complesso, questi dati suggeriscono che le cellule di AML prive dell'espressione di GPR44 possono ancora essere parzialmente influenzate dal Se o da CyPG mirati attraverso la segnalazione di PPARγ, portando alla morte cellulare probabilmente attraverso l'attivazione di P53. Tuttavia, l'espressione di GPR44 attivato determina una risposta più forte alle LIC AML libere.

6.La mancanza di attivazione di GPR44 influisce sulla segnalazione KRAS-MAPK nelle cellule AML

Successivamente, gli autori hanno condotto analisi di sequenziamento dell'RNA su LIC AML WT e GPR44 - / - e hanno riscontrato cambiamenti significativi nel programma trascrizionale dovuti alla carenza di GPR44. Inoltre, sia l'mRNA che l'espressione proteica di KRAS sono risultati significativamente aumentati nelle cellule AML GPR44 - / -. Nelle cellule AML GPR44 - / - è stata osservata una maggiore fosforilazione dei componenti di MAPK (RAF, MEK ed ERK), accompagnata da un'aumentata espressione di RAF-1. L'effetto a valle della segnalazione MAPK, l'aumento della fosforilazione di C-JUN, ha ulteriormente confermato l'attivazione della segnalazione MAPK nelle cellule GPR44 - / - AML, coerentemente con il ruolo della segnalazione KRAS-MAPK nello sviluppo della leucemia. Ciò fornisce un'ulteriore spiegazione della maggiore invasività delle cellule GPR44 - / - AML.

Figura 5. La mancanza di GPR44 attiva la segnalazione di KRAS-MAPK nelle cellule AML

7.L'inibizione della segnalazione KRAS/MAPK inverte l'impatto del knockout di GPR44 sull'AML.

L'autore ha utilizzato metodi come l'inibitore di KRAS BAY293, lentivirus che esprimono dCas9KRAB33 e gRNA specifici che mirano al promotore di KRAS di topo per la validazione. I risultati hanno dimostrato una significativa diminuzione della vitalità delle cellule GPR44 - / - AML, insieme a una notevole riduzione dell'espressione dei geni anti-apoptotici e dei geni legati al ciclo cellulare. Anche il tasso di sopravvivenza dei topi riceventi è aumentato in modo significativo.

Successivamente, l'autore ha trattato le cellule GPR44 - / - AML con l'inibitore MEK selettivo PD98059 in vitro, ottenendo un aumento del tasso di sopravvivenza nei topi trapiantati. Le cellule GPR44 - / - AML trattate con PD98059 hanno mostrato una riduzione dell'espressione di P-ERK, un aumento dell'espressione di P53 e un indebolimento dell'espressione di geni anti-apoptotici, geni legati al ciclo cellulare e geni di quiescenza delle cellule staminali. L'inibizione di KRAS o MEK ha compromesso la capacità di formare colonie delle cellule GPR44 - / - AML.

In sintesi, questi dati dimostrano una certa connessione tra GPR44 e la regolazione della segnalazione KRAS/MAPK. Questo potrebbe servire come bersaglio alternativo per invertire il deterioramento dell'AML in assenza di GPR44"

Figura 6. L'inibizione della segnalazione di KRAS/MAPK inverte l'effetto associato a GPR44 KO nell'AML

8.La perdita di GPR44 aggrava l'AML attivando la via PI3K/AKT/mTOR.

KRAS è coinvolto nella via di segnalazione PI3K/AKT/mTOR. Pertanto, gli autori hanno condotto una valutazione in cellule AML WT (wild-type) e GPR44 - / - (GPR44 knockout). Nelle cellule AML GPR44 - / -, l'espressione e i livelli di fosforilazione di PI3K e AKT sono risultati significativamente aumentati. Inoltre, è aumentata l'espressione di PKA e PKC. La forte diminuzione di PTEN e P-PTEN suggerisce che la perdita di GPR44 può avere un impatto negativo sul ruolo di soppressione tumorale di PTEN nell'AML. L'uso di inibitori di PI3K (LY294002 e Wortmannin) ha portato a una diminuzione della vitalità e a un'inibizione della capacità di formare colonie nelle cellule AML GPR44 - / -, indicando che PI3K è altamente espresso e attivato in queste cellule.

Riassunto dell'articolo

In questo studio, l'integrazione di selenio dietetico con GPR44 in un modello murino di leucemia umana, in linee cellulari umane di AML e in campioni di pazienti ha determinato l'apoptosi delle LIC (Leukemia-Initiating Cells) di AML innescata da CyPGs endogeni prodotti attraverso la via COX-H-PGDS o dall'attivazione di CyPGs esogeni. Nei topi affetti da AML, l'assenza di GPR44 ha esacerbato la malattia attraverso l'upregulation delle vie di segnalazione MAPK e PI3K/AKT/mTOR mediate da RTK. CyPGs non ha influenzato le normali cellule staminali ematopoietiche nel midollo osseo dei topi con AML o CML, rendendolo un'opzione terapeutica sicura che garantisce un efficace recupero della normale funzione ematopoietica durante la leucemia.