phaidra.vetmeduni.ac.at o:5349 DOI 10.34876/r7tw-j009 CDK6 kinase inhibition unmasks metabolic dependencies in BCR::ABL1+ leukemia PhD Arbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien – 2025 Aus rechtlichen Gründen sind nicht alle Teile dieser Arbeit frei zugänglich. Der Zugriff auf den elektronischen Volltext ist auf Angehörige der Veterinärmedizinischen Universität Wien beschränkt. Bitte einloggen! Deregulation des Zellzyklus und Anpassung des Energiehaushaltes sind Hauptmerkmale von Krebszellen. Pharmakologische Intervention in den gestörten Zellzyklus mit CDK4/6 Kinase Inhibitoren führte bisher nur eingeschränkt zu klinischen Erfolgen. Im ersten Teil dieser Arbeit geht es um die Analyse CDK6 abhängiger Signaltransduktionswege in BCR::ABL1 positiver lymphoider Leukämie, um neue Möglichkeiten für Kombinationstherapien mit CDK4/6 Kinase Inhibitoren zu finden. Mithilfe der Analyse transkriptomischer und ChIP seq Datensätze aus unterschiedlichen Zellsystemen zeigen wir, dass CDK6 die Transkription von Genen reguliert, die für die oxidative Phosphorylierung zur mitochondrialen Energiegewinnung essenziell sind. CDK6 bindet hierfür an die Promotersequenz dieser Gene, wodurch es zur Interaktion mit einem der Hauptregulatoren der mitochondrialen Respiration kommt, NRF-1. Im Elektronenmikroskop konnten wir Veränderungen in der Morphologie der Mitochondrien in Leukämiezellen mit defekter CDK6 Kinaseaktivität beobachten. Hochauflösende Respirometrie detektierte darüber hinaus Defekte in der Elektronentransportkette in diesen Zellen. Außerdem konnten wir erhöhte ATP-Konzentrationen im Zytoplasma messen und hohe extrazelluläre Laktatlevel feststellen, was Anzeichen für vermehrte Energiegewinnung durch Glykolyse statt Mitochondrien sind. Anhand dieser Erkenntnisse führten wir Versuche mit möglichen Kombinationen von Medikamenten in verschiedenen murinen und humanen Leukämiezelllinien durch. Dazu kombinierten wir den CDK4/6 Inhibitor Palbociclib, der bereits zur Behandlung von Brustkrebspatienten zugelassen ist, mit dem Glykolyse-Inhibitor 2-Deoxy-D-glukose. Diese Kombination reduzierte die Proliferation der Krebszellen und führte sogar zu deren vermehrtem Zelltod. Ähnliche Effekte konnten wir selbst in Zelllinien beobachten, die resistent gegenüber dem gängigen BCR::ABL1 Inhibitor Imatinib sind. Unsere Arbeit liefert einen wichtigen Beitrag zu neuen Möglichkeiten für die Anwendung von CDK4/6 Inhibitoren in Leukämiepatienten. Patienten mit BCR::ABL positiver Leukämie werden häufig gezielt mit Imatinib behandelt, was leider in vielen Fällen zur Entwicklung von Resistenzen und Rezidiven führt. Daher wäre die Kombination aus CDK4/6 und Glykolyse Inhibition eine wertvolle neue Therapiemöglichkeit für diese Patienten. Der zweite Teil dieser Dissertation befasst sich mit der Funktion von CDK6 im Prozess der epigenetischen Regulation. Wir konnten erstmals zeigen, dass CDK6 einen direkten Einfluss auf die DNA Methylierung in BCR::ABL1+ Leukämie hat. Unsere Erkenntnisse sind außerdem von klinischer Relevanz, da wir eine Korrelation zwischen der Expression von CDK6 und DNA-Methyltransferasen (Dnmts) in Patienten mit akuter lymphoider Leukämie beobachten konnten. Die Analyse von ChIP seq Datensätzen konnte die Bindung von CDK6 an genomischen Regionen, die mit Dnmts assoziiert sind, nachweisen. Die regulatorische Funktion von CDK6 in der Expression der Dnmts konnte darüber hinaus durch reduzierte Zugänglichkeit des Chromatins und verringerte mRNA und Proteinlevels von Dnmt3b in CDK6-defizienten BCR::ABL1+ Zellen bestätigt werden. Unsere Erkenntnisse zeigen eine neue Funktion von CDK6 als Regulator der DNA Methylierung auf. PhD thesis - University of Veterinary Medicine Vienna – 2025 The full text is only available to university members. Please log in! Deregulation of the cell cycle and metabolism are key features of cancer cells. Pharmacological intervention on the cell cycle using CDK4/6 kinase inhibitors is already in clinical use but showed only limited success. In the first part of this thesis, we analyzed CDK6 dependent pathways in BCR::ABL1+ lymphoid leukemia to design novel combinatorial treatment options with CDK4/6 kinase inhibitors. Transcriptomic and ChIP seq data from several cell systems propose that CDK6 regulates the expression of genes involved in oxidative phosphorylation by binding to their promoter sites. We show for the first time that CDK6 kinase inhibition results in altered mitochondrial morphology with a defective electron transport chain by using transmission electron microscopy and high-resolution respirometry. Higher ATP levels in the cytoplasm together with increased lactate levels indicated an enhanced glycolytic need in cells with kinase inactive CDK6. A combinatorial treatment with the CDK4/6 inhibitor palbociclib and the glycolysis inhibitor 2-deoxy-D-glucose led to enhanced apoptosis while blocking cell proliferation in murine as well as human BCR::ABL1+ leukemic cells. This treatment benefit was also observed in leukemic cells resistant to the tyrosine kinase inhibitor imatinib. Our study contributes novel insights on Cdk6 biology and has vital implications for the use of already FDA-approved CDK4/6 kinase inhibitors in leukemia. In particular, patients with BCR::ABL1+ disease, who harbor resistance towards imatinib and similar agents might benefit from novel combinatorial treatments. Our findings that mitochondrial function requires CDK6 kinase activity and cells lacking CDK6 kinase activity rely on aerobic glycolysis might also be relevant in other cellular systems or diseases. As a second route for combinatorial therapy, we discovered a correlation between expression of CDK6 and DNA methyltransferases (Dnmts) in acute lymphoid leukemia patients. We investigated the role of CDK6 in epigenetic regulation show for the first time that CDK6 directly affects DNA methylation in BCR::ABL1+ cells. ChIP seq analysis revealed CDK6 binding to genomic regions associated with Dnmts. The CDK6-mediated transcriptional regulation was further confirmed by decreased chromatin accessibility and lower mRNA and protein levels of Dnmt3b in CDK6 deficient BCR::ABL1+ cells. Our findings reveal a novel function of CDK6 as regulator of DNA methylation. eng 2026-07-15T10:03:39.216Z LOMv1.0 Author BEGIN:VCARD VERSION:3.0 N:Uhlik;Lisa; FN:Lisa Uhlik END:VCARD https://w3id.org/kim/hcrt/scheme https://w3id.org/kim/hcrt/text Textdokument Text LOMv1.0 yes https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0 application/pdf 12574441 https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:5349 https://phaidra.vetmeduni.ac.at/api/object/o:5349/thumbnail LOMv1.0 discipline