Funktionelle Untersuchung der medikamentösen Inhibition von PIM-Kinasen in T-Zell Lymphomen
Functional investigation of drug-induced inhibition of PIM kinases in T-cell lymphoma
by Marie Heber
Date of Examination:2024-09-03
Date of issue:2024-08-26
Advisor:PD Dr. Raphael Koch
Referee:Prof. Dr. Raphael Koch
Referee:Prof. Dr. Felix Bremmer
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10677
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Format:PDF
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Abstract
English
The treatment options for T-cell lymphoma and thus the overall survival of patients are still limited, so there is an urgent need for new therapeutic strategies. In this study, PIM kinases were tested as a new therapeutic target. It was shown that the isoforms of PIM kinases are heterogeneously expressed in T-cell lymphoma cell lines, which is why the panPIM inhibitor AZD1208 was tested in further trials. Contrary to the original expectation, it was found that PIM inhibition alone had only a minor effect on cell number reduction, cell cycle arrest and apoptosis induction, despite sufficient inhibition of direct target proteins such as kinase S6. However, in combination with inhibition of the PI3 kinases in multiple cell lines, the strongest effect on the areas described above was measured. Consistent with these results, synergistic effects were demonstrated for the dual treatment of AZD1208 and copanlisib, a panPI3K inhibitor. At the level of cell cycle regulation, an induction of a G0/G1 arrest was shown under dual therapy. The analysis of apoptosis regulation using functional BH3 profiling and subsequent Western blot analyses showed that MCL1 also plays an important role in the ALK- ALCL subgroup, but that MCL1 dependency was hardly changed by the therapies tested. For BCL2 and BCL-xL, heterogeneous expression and functional relevance were found in the cell lines analysed. However, the key finding is that the combination of PIM and PI3K inhibition by dephosphorylation of BAD was able to overcome BCL-xL-mediated anti-apoptotic mechanisms in particular. In summary, this study shows that inhibition of PIM kinases in T-cell lymphoma cell lines as monotherapy has only limited effects, but in combination with PI3K inhibition shows an enhancing, synergistic effect. In order to better assess the clinical potential of this dual treatment, it is necessary to await the ongoing studies of the dual treatment strategy of PIM and PI3K inhibition in other cancer entities and to conduct in vivo models and ultimately clinical studies for T-cell lymphoma.
Keywords: T-cell lymphoma; PIM kinases; PI3 kinases; BH3 profiling
German
Die Therapiemöglichkeiten der T-Zell Lymphome und damit das Gesamtüberleben der Patient*innen sind weiterhin begrenzt, sodass ein dringender Bedarf an neuen Therapiestrategien besteht. Vor diesem Hintergrund wurden PIM-Kinasen als ein neues therapeutisches Ziel geprüft. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Isoformen der PIM-Kinasen in T-Zell Lymphom-Zelllinien heterogen exprimiert werden, weshalb in den weiteren Versuchen der panPIM-Inhibitor AZD1208 getestet wurde. Entgegen der ursprünglichen Erwartung zeigte sich allerdings, dass eine alleinige PIM-Inhibition trotz suffizienter Inhibition unmittelbarer Zielproteine wie der Kinase S6 sowohl auf Zellzahlreduktion, Zellzyklusarrest als auch Apoptoseinduktion nur geringe Auswirkungen zeigte. Jedoch konnte in Kombination mit einer Inhibition der PI3-Kinasen in multiplen Zelllinien der stärkste Effekt auf die oben beschriebenen Bereiche gemessen werden. Übereinstimmend mit diesen Ergebnissen ließen sich für die duale Behandlung aus AZD1208 und Copanlisib, einem panPI3K-Inhibitor, synergistische Effekte nachweisen. Auf Ebene der Zellzyklusregulation zeigte sich v.a. eine Induktion eines G0/G1-Arrests unter dualer Therapie. In der Analyse der Apoptoseregulation mittels funktionellem BH3-Profiling und anschließenden Western Blot-Analysen konnte gezeigt werden, dass MCL1 auch in der Untergruppe der ALK- ALCL eine wichtige Rolle spielt, die MCL1-Abhängigkeit durch die getesteten Therapien aber kaum verändert wurde. Für BCL2 und BCL-xL zeigte sich eine heterogene Expression und funktionelle Relevanz in den untersuchten Zelllinien. Wesentlich ist aber das Ergebnis, dass mittels Kombination der PIM- und PI3K-Inhibition durch die Dephosphorylierung von BAD insbesondere BCL-xL-vermittelte antiapoptotische Mechanismen überwunden werden konnten. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass die Inhibition von PIM-Kinasen in T-Zell Lymphom-Zelllinien als Monotherapie nur limitierte Effekte hat, in der Kombination mit einer PI3K-Inhibition dagegen aber einen verstärkenden, synergistischen Effekt zeigt. Um das klinische Potential dieser dualen Behandlung besser einschätzen zu können, gilt es, die aktuell laufenden Studien der dualen Behandlungsstrategie von PIM- und PI3K-Inhibition in anderen Krebsentitäten abzuwarten sowie in-vivo-Modelle und letztlich klinische Studien für T-Zell Lymphome durchzuführen.
Schlagwörter: T-Zell Lymphome; PIM-Kinasen; PI3-Kinasen
