ALPHA-TOCOPHEROL AND G-CSF CHANGE EXPRESSION OF GENES ASSOCIATED WITH DIFFERENTIATION OF K562 CHRONIC MYELOID LEUKEMIA CELLS DOWNREGULATING EMT-ASSOCIATED STEMNESS BIOMARKERS

Л. Швачко; М. Завелевич; М. Дибков; І. Гартовська; Г. Телегєєв

doi:10.15407/exp-oncology.2025.02.181

Автор(и)

Л. Швачко Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ, Україна
М. Завелевич Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, Київ, Україна
М. Дибков Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ, Україна
І. Гартовська Київський обласний онкологічний диспансер, центр гематології і трансплантації кісткового мозку, Київ, Україна
Г. Телегєєв Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15407/exp-oncology.2025.02.181

Ключові слова:

хронічна мієлоїдна лейкемія, клітини К562, диференціювальна терапія, Г-КСФ, альфа-токоферол

Анотація

Стан питання. Хронічна мієлоїдна лейкемія (ХМЛ) — клональний мієлопроліферативний розлад, який характе- ризується блокуванням мієлоїдного диференціювання, що призводить до неконтрольованої проліферації стов- бурових клітин ХМЛ у фазі бластної кризи захворювання. Інгібітори тирозинкінази ефективні у відтермінуванні прогресування ХМЛ на певний час, однак згодом бластні клітини набувають резистентності до їхньої дії. Таким чином, пошук альтернативних та додаткових засобів впливу, включаючи і диференціювальну терапію, є актуальним. Мета роботи полягала у виявленні диференціювального потенціалу альфа-токоферолу та гранулоцитарного колонієстимулювального фактора (Г-КСФ) шляхом аналізу експресії генів декількох факторів, критичних для мієлоїдного диференціювання клітин К562, а також ключових транскрипційних факторів, що визначають стан стовбуровості клітин. Матеріали та методи. Експресію мРНК C/EBPa (CCAAT/enhancer binding protein alpha), нейтрофільно-гранулоцитарного фактора TNAP (тканинна неспецифічна лужна фосфатаза), Е-кадгерину, SNAIL, OCT4 та PLAP (плацентарно-подібної лужної фосфатази) визначали методом кількісної ЗТ-ПЛР у клітинах К562, інкубованих у присутності альфа-токоферолу або Г-КСФ. Результати. Інкубація клітин К562 з альфа-токоферолом або Г-КСФ приводить до підвищення експресії генів CEBPB, CDH1 та ALPL та зниження експресії генів SNAI1, ALPP та POU5F1, які кодують відповідно SNAIL, PLAP та OCT4, що асоціюються з ЕМП. Висновок. Виявлена обернена залежність між експресією генів маркерів стовбуровості лейкемічних стовбурових клітин (SNAIL, OCT4, PLAP) та генів маркерів мієлоїдного диференціювання (C/EBPa, TNAP, E-кадгерин) у клітинах К562 за дії альфа-токоферолу або Г-КСФ дозволяє припустити активацію молекулярного патерну мієлоїдного диференціювання в цих клітинах.

Посилання

Shtivelman E, Lifshitz B, Gale RP, et al. Fused transcript of abl and bcr genes in chronic myelogenous leukaemia.

Nature. 1985;315(6020):550-554. https://doi.org/10.1038/315550a0

Sayyler V, Griffin JD. Molecular mechanisms of transformation by the BCR-ABL oncogene. Semin Hematol.

;40:4-10. https://doi.org/10.1053/shem.2003.50034

Quintàs-Cardama A, Cortes J. Molecular biology of bcr-abl1-positive chronic myeloid leukemia. Blood 2009;113:1619- 1630. https://doi.org/10.1182/blood-2008-03-144790

Pophali PA, Patnaik MM. The role of new tyrosine kinase inhibitors in chronic myeloid leukemia. Cancer J. 2016;22(1):40-50. https://doi.org/10.1097/PPO.0000000000000165

Jain P, Kantarjian H, Patel KP, et al. Impact of BCR-ABL transcript type on outcome in patients with chronic- phase CML treated with tyrosine kinase inhibitors. Blood. 2016;127(10):1269-1275. https://doi.org/10.1182/ blood-2015-10-674242

Castagnetti F, Gugliotta G, Breccia M, et al. Long-term outcome of chronic myeloid leukemia patients treated front- line with imatinib. Leukemia. 2015;29(9):1823-1831. https://doi.org/10.1038/leu.2015.152

Gorre ME, Mohammed M, Ellwood K, et al. Clinical resistance to STI-571 cancer therapy caused by BCR-ABL gene mutation or amplification. Science. 2001;293(5531):876-880. https://doi.org/10.1126/science.1062538

Jabbour E, Parikh SA, Kantarjian H, et al. Chronic myeloid leukemia: mechanisms of resistance and treatment.

Hematol Oncol Clin North Am. 2011;25(5):981-995. https://doi.org/10.1016/j.hoc.2011.09.004

Houshmand M, Simonetti G, Circosta P, et al. Chronic myeloid leukemia stem cells. Leukemia. 2019;33:1543-1556. https://doi.org/10.1038/s41375-019-0490-0

Vetrie D, Helgason GV, Copland M. The leukaemia stem cell: similarities, differences and clinical prospects in CML and AML. Nat Rev Cancer. 2020;20(3):158-173. https://doi.org/10.1038/s41568-019-0230-9]

Xie X, Feng M, Wang Q, et al. Cellular and molecular state of myeloid leukemia stem cells. Adv Exp Med Biol. 2019;1143:41-57. https://doi.org/10.1007/978-981-13-7342-8_2

Hamilton A, Helgason GV, Schemionek M, Zhang B, Myssina S, Allan EK, et al. Chronic myeloid leukemia stem cells are not dependent on Bcr-Abl kinase activity for their survival. Blood. 2012;2119:1501-1510. https://doi. org/10.1182/blood-2010-12-326843

Chomel JC, Turhan AG. Chronic myeloid leukemia stem cells in the era of targeted therapies: Resistance, persis- tence and long-term dormancy. Oncotarget. 2011;2:713-727. https://doi.org/10.18632/oncotarget.333

Mojtahedi H, Yazdanpanah N, Rezaiel N. Chronic myeloid leukemia stem cells: targeting therapeutic implications.

Stem Cell Res Ther. 2021;12:603. https://doi.org/10.1186/s13287-021-02659-1

Nelson DA. The biology of myelopoiesis. Clin Lab Med. 1990;10(4):649-659. PMID: 2272167

Porse BT, Bryder D, Theilgaard-Mönch K, et al. Loss of C/EBP alpha cell cycle control increases myeloid pro- genitor proliferation and transforms the neutrophil granulocyte lineage. J Exp Med. 2005;202(1):85-96. https://doi. org/10.1084/jem.20050067

Wagner K, Zhang Pu, Rosenbauer F, et al. Absence of the transcription factor CCAAT enhancer binding protein al- pha results in loss of myeloid identity in bcr/abl-induced malignancy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103(16):6338- 6343. https://doi.org/10.1073/pnas.0508143103

Tavor S, Park DJ, Gery S, et al. Restoration of C/EBP expression in a BCR-ABL+ cell line induces terminal granu- locytic differentiation. J Biol Chem. 2003;278(52):52651-52659. https://doi.org/10.1074/jbc.M307077200

Pulikkan JA, Tenen DG, Behre G. C/EBPderegulation as a paradigm for leukemogenesis. Leukemia. 2017;31(11): 2279-2285. https://doi.org/10.1038/leu.2017.229

Shvachko LP, Zavelevich MP, Gluzman DF, Telegeev GD. Vitamin E induces transcription factor C/EBP alpha and G-CSFR in K562 cells. Exp Oncol. 2018;40(4):328-331.

McKinstry WJ, Li CL, Rasko JE, et al. Cytokine receptor expression on hematopoietic stem and progenitor cells.

Blood. 1997;89(1):65-71. PMID: 8978278

Semerad GL, Liu F, Gregory AD, et al. G-CSF is an essential regulator of neutrophil trafficking from the bone mar- row to the blood. Immunity. 2002;17(4):413-423. https://doi.org/10.1016/s1074-7613(02)00424-7

Greenbaum AM, Link DC. Mechanisms of G-CSF-mediated hematopoietic stem and progenitor mobilization. Leu- kemia. 2011;25(2):211-217. https://doi.org/10.1038/leu.2010.248

Ji SQ, Chen HR, Wang HX, et al. Comparison of outcome of allogeneic bone marrow transplantation with and without granulocyte colony-stimulating factor (lenograstim) donor-marrow priming in patients with chronic myelogenous leukemia. Biol Blood Marrow Transplant. 2002;8(5):261-267. https://doi.org/10.1053/bbmt.2002.v8.pm12064363

Richards MK, Liu F, Iwasaki H, et al. Pivotal role of granulocyte colony-stimulating factor in the develop- ment of progenitors in the common myeloid pathway. Blood. 2003;102(10):3562-3568. https://doi.org/10.1182/ blood-2003-02-0593

Calvi LM, Adams GB, Weibrecht KW, et al. Osteoblastic cells regulate the haematopoietic stem cell niche. Nature. 2003;425:841-846. https://doi.org/10.1038/nature02040

Taichman RS, Emerson SG. Human osteoblasts support hematopoiesis through the production of granulocyte colony-stimulating factor. J Exp Med. 1994;179:1677-1682. https://doi.org/10.1084/jem.179.5.1677

Fulzele K, Krause DS, Panaroni C, et al. Myelopoiesis is regulated by osteocytes through Gs -dependent signaling.

Blood. 2013;121(6):930-939. https://doi.org/10.1182/blood-2012-06-437160

Nakamura T, Nakamura-Takashi A, Kasahara M, et al. Tissue-nonspecific alkaline phosphatase promotes the os- teogenic differentiation of osteoprogenitor cells. Biochem Biophys Res Commun. 2020;524(3):702-709. https://doi. org/10.1016/j.bbrc.2020.01.136

Udristioiu A, Iliescu RG, Cojocaru M, Joanta A. Alkaline phosphatase isoenzymes and leukocyte alkaline phospha- tase score in patients with acute and chronic disease: a brief review. J Adv Med Med Res. 2014;4(1):340-350. https:// doi.org/10.9734/BJMMR/2014/3309

Shvachko LP, Zavelevich MP, Gluzman DF, Telegeev GD. Aberrant expression of placental-like alkaline phospha- tase (PLAP) in chronic leukemia cells in vitro and its modulation by vitamin E. Exp Oncol. 2020;42(1):1-4. https:// doi.org/10.32471/exp-oncology.2312-8852.vol-42-no-1.14285

Fishman WH. Clinical and biological signifi ance of an isoenzyme tumor marker-PLAP. Clin Biochem. 1987;20:387-392.

Su Y, Zhang X, Bidlingmaier S, et al. ALPPL2 is a highly specific and targetable tumor cell surface antigen. Cancer Res. 2020;80(20):4552-4564. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-20-1418

Pećina-Slaus N. Tumor suppressor gene E-cadherin and its role in normal and malignant cells. Cancer Cell Int. 2003;3:17. https://doi.org/10.1186/1475-2867-3-17.

Zhou ZL, Ma J, Tong MH, et al. Nanomechanical measurement of adhesion and migration of leukemia cells with phorbol 12-myristate 13-acetate treatment. Int J Nanomedicine. 2016;11:6533-6545. https://doi.org/10.2147/IJN. S118065

Acs G, LiVolsi VA. Loss of membrane expression of E-cadherin in leukemic erythroblasts. Arch Pathol Lab Med. 2001;125(2):198-201. https://doi.org/10.5858/2001-125-0198-LOMEOE

Dongre A, Weinberg RA. New insights into the mechanisms of epithelial-mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019;20:69-84. https://doi.org/10.1038/s41580-018-0080-4

Cano A, Pérez-Moreno MA, Rodrigo I, et al. The transcription factor SNAIL controls epithelial-mesenchymal transition by repressing E-cadherin expression. Nat Cell Biol. 2000;2(2):76-83. https://doi.org/10.1038/35000025

Chen SC, Liao TT, Yang MH. Emerging roles of epithelial-mesenchymal transition in hematological malignancies.

J Biomed Sci. 2018;25:37. https://doi.org/10.1186/s12929-018-0440-6

Carmichael CL, Wang J, Nguyen T, et al. (2020). The EMT modulator SNAI1 contributes to AML pathogenesis via its interaction with LSD1. Blood. 2020;136(8):957-973. https://doi.org/10.1182/blood.2019002548

Dong CY, Liu XY, Wang N, et al. Twist-1, a novel regulator of hematopoietic stem cell self-renewal and myeloid lineage development. Stem Cells. 2014;32(12):3173-3182. https://doi.org/10.1002/stem.1803