Master thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2021

Acute myeloid leukemia (AML) is an aggressive hematological malignancy caused by the clonal expansion of undifferentiated myeloid precursors. Standard treatment of AML is induction chemotherapy consisting of Cytarabine and Daunorubicin. AML has a poor prognosis, especially for elderly patients. Several targeted therapies – including the BCL-2 inhibitor Venetoclax - have been recently approved for AML-treatment, thereby expanding the treatment options for older patients who are unfit for intensive chemotherapy. The aim of my work was to investigate the influence of the Multidrug Resistance Associated Protein 1 (MRP1, ABCC1) on Venetoclax response in human AML cell lines. ABCC1 is a member of the ATP Binding Cassette (ABC) transmembrane transporter family that has been associated with drug resistance in cancer, as it can efflux chemotherapeutic drugs like Etoposide or Daunorubicin. RT-qPCR analysis of patient samples revealed that ABCC1 was among the highest expressed ABC transporters in AML. CRISPR/Cas9 mediated knockout of ABCC1 in AML cell lines sensitized them to Venetoclax and to the structurally related BCL-2/ BCL-XL inhibitor AZD-4320. Similarly, shRNA-mediated knockdown of ABCC1 in various cell lines sensitized AML cells to BCL-2-inhibiton. Combinatorial treatment of BH3-mimetics and the ABCC1 inhibitor Reversan resulted in synergistic effects in AML cell lines and primary patient-derived AML cells. To further corroborate these findings, the role of glutathione (GSH) - which is known to play an important role in ABCC1 mediated drug efflux – was investigated. Inhibition of glutathione synthesis using the Gamma-glutamylcysteine synthetase inhibitor Buthionine Sulfoximine as well as inhibiting GSH-drug-conjugation using glutathione-S-transferase inhibitors (Ethacrynic acid, Ezatiostat), increased the sensitivity of AML cells to Venetoclax. Taken together, these results demonstrate that ABCC1 perturbation sensitizes AML cells to BCL-2-inhibiton and that GSH plays an important role in modulating Venetoclax sensitivity. This work deepens our understanding of the interaction between ABCC1, BCL-2-inhibitors and glutathione.

Masterarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2021

Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine aggressive Erkrankung des blutbildenden Systems, hervorgerufen durch die klonale Vermehrung unreifer myeloischer Vorläuferzellen. Die meisten Patienten erhalten eine Induktions-Chemotherapie bestehend aus Cytarabine und Daunorubicin. AML hat immer noch eine schlechte Prognose, besonders für ältere Patienten. In den letzten Jahren wurden mehrere zielgerichtete Therapien – unter anderem der BCL-2 Inhibitor Venetoclax – für die Behandlung von AML zugelassen und erweitern somit die Behandlungsoptionen für ältere Patienten. Das Ziel meiner Arbeit war es, den Einfluss von ABCC1 auf die Wirkung von Venetoclax in humanen AML Zelllinien zu erforschen. ABCC1 (Multidrug Resistance Associated Protein 1, MRP1) gehört zur Familie der ATP binding cassette (ABC) Transporter und wurde mit Arzneimittelresistenz in Krebspatienten assoziiert, da ABCC1 Chemotherapeutika wie Etoposide und Daunorubicin aus den Zellen transportieren kann. RT-qPCR Analyse von Patientenproben zeigte, dass ABCC1 zu den am höchsten exprimierten ABC Transportern in AML gehört. Knockout von ABCC1 mittels dem CRISPR/Cas9 System sensibilisierte verschiedene AML Zelllinien auf Venetoclax und den strukturell verwandten BCL-2/ BCL-XL Inhibitor AZD-4320. Vergleichbare Ergebnisse konnten mittels shRNA-basiertem Knock-down von ABCC1 in verschiedenen AML Zelllinien mit BCL-2 Inhibitoren erzielt werden. Gleichzeitige Behandlung mit BCL-2 Inhibitoren und dem ABCC1 Inhibitor Reversan zeigten synergistische Effekte in AML Zelllinien und primären Zellen von AML Patienten. Um unsere Ergebnisse näher zu erforschen, wurde die Rolle von Glutathion (GSH) – von dem bekannt ist, dass es eine wichtige Rolle im Transport von Xenobiotika durch ABCC1 spielt – erforscht. Inhibition der GSH Synthese durch den Gamma-Glutamylcysteine Synthetase Inhibitor Buthionine Sulfoximine und Inhibition der Konjugation von GSH an Arzneimittel durch Glutathion-S-Transferase Inhibitoren (Ethacrynsäure, Ezatiostat), erhöhte die Empfindlichkeit von AML Zellen auf Venetoclax. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass die Beeinträchtigung von ABCC1 AML Zellen empfindlicher gegen BCL-2 Inhibitoren reagieren lässt. Des Weiteren spielt GSH eine wichtige Rolle in der Modulation der Potenz dieser Inhibitoren. Diese Ergebnisse vertiefen unser Verständnis über die Interaktion zwischen ABCC1, BCL-2 Inhibitoren und GSH.

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VI, 67 Blätter