Chronic myeloid leukemia (CML) has a markedly improved prognosis with the use of breakpoint cluster region-abelson 1 (BCR-ABL1) tyrosine kinase inhibitors (BCR-ABL1 TKIs). However, approximately 40% of patients are resistant or intolerant to BCR-ABL1 TKIs. Hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α) is a hypoxia response factor that has been reported to be highly expressed in CML patients, making it a therapeutic target for BCR-ABL1 TKI-sensitive CML and BCR-ABL1 TKI-resistant CML. In this study, we examined whether HIF-1α inhibitors induce cell death in CML cells and BCR-ABL1 TKI-resistant CML cells. We found that echinomycin and PX-478 induced cell death in BCR-ABL1 TKIs sensitive and resistant CML cells at similar concentrations while the cell sensitivity was not affected with imatinib or dasatinib in BCR-ABL1 TKIs resistant CML cells. In addition, echinomycin and PX-478 inhibited the c-Jun N-terminal kinase (JNK), Akt, and extracellular-regulated protein kinase 1/2 (ERK1/2) activation via suppression of BCR-ABL1 and Met expression in BCR-ABL1 sensitive and resistant CML cells. Moreover, treatment with HIF-1α siRNA induced cell death by inhibiting BCR-ABL1 and Met expression and activation of JNK, Akt, and ERK1/2 in BCR-ABL1 TKIs sensitive and resistant CML cells. These results indicated that HIF-1α regulates BCR-ABL and Met expression and is involved in cell survival in CML cells, suggesting that HIF-1α inhibitors induce cell death in BCR-ABL1 TKIs sensitive and resistant CML cells and therefore HIF-1α inhibitors are potential candidates for CML treatment.
Advanced or metastatic breast cancer affects multiple organs and is a leading cause of cancer-related death. Cancer metastasis is associated with epithelial-mesenchymal metastasis (EMT). However, the specific signals that induce and regulate EMT in carcinoma cells remain unclear. PRR16/Largen is a cell size regulator that is independent of mTOR and Hippo signalling pathways. However, little is known about the role PRR16 plays in the EMT process. We found that the expression of PRR16 was increased in mesenchymal breast cancer cell lines. PRR16 overexpression induced EMT in MCF7 breast cancer cells and enhances migration and invasion. To determine how PRR16 induces EMT, the binding proteins for PRR16 were screened, revealing that PRR16 binds to Abl interactor 2 (ABI2). We then investigated whether ABI2 is involved in EMT. Gene silencing of ABI2 induces EMT, leading to enhanced migration and invasion. ABI2 is a gene that codes for a protein that interacts with ABL proto-oncogene 1 (ABL1) kinase. Therefore, we investigated whether the change in ABI2 expression affected the activation of ABL1 kinase. The knockdown of ABI2 and PRR16 overexpression increased the phosphorylation of Y412 in ABL1 kinase. Our results suggest that PRR16 may be involved in EMT by binding to ABI2 and interfering with its inhibition of ABL1 kinase. This indicates that ABL1 kinase inhibitors may be potential therapeutic agents for the treatment of PRR16-related breast cancer.
Kexin Ai;Mu Chen;Zhao Liang;Xiangyang Ding;Yang Gao;Honghao Zhang;Suwan Wu;Yanjie He;Yuhua Li
Biomolecules & Therapeutics
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제32권5호
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pp.582-600
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2024
Tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have revolutionized the treatment landscape for chronic myeloid leukemia (CML). However, TKI resistance poses a significant challenge, leading to treatment failure and disease progression. Resistance mechanisms include both BCR::ABL1-dependent and BCR::ABL1-independent pathways. The mechanisms underlying BCR::ABL1 independence remain incompletely understood, with CML cells potentially activating alternative signaling pathways, including the AKT/mTOR and JAK2/STAT5 pathways, to compensate for the loss of BCR::ABL1 kinase activity. This study explored tumoral VISTA (encoded by VSIR) as a contributing factor to TKI resistance in CML patients and identified elevated tumoral VISTA levels as a marker of resistance and poor survival. Through in vitro and in vivo analyses, we demonstrated that VSIR knockdown and the application of NSC-622608, a novel VISTA inhibitor, significantly impeded CML cell proliferation and induced apoptosis by attenuating the AKT/mTOR and JAK2/STAT5 pathways, which are crucial for CML cell survival independent of BCR::ABL1 kinase activity. Moreover, VSIR overexpression promoted TKI resistance in CML cells. Importantly, the synergistic effect of NSC-622608 with TKIs offers a potent therapeutic avenue against both imatinib-sensitive and imatinib-resistant CML cells, including those harboring the challenging T315I mutation. Our findings highlight the role of tumoral VISTA in mediating TKI resistance in CML, suggesting that inhibition of VISTA, particularly in combination with TKIs, is an innovative approach to enhancing treatment outcomes in CML patients, irrespective of BCR::ABL1 mutation status. This study not only identified a new pathway contributing to TKI resistance but also revealed the possibility of targeting tumoral VISTA as a means of overcoming this significant clinical challenge.
Attempts to develop drugs, specific for cancer cells, are dealt here according to the intended cell-target. While many target specific drugs were developed, they reach only moderate successes in clinics for reasons, such as, delivery problem, lack of in vivo efficacy or toxicity. However, recent efforts focusing on the diversity of tyrosine kinases, participating in cell-signal transduction, brought fruit. The first such drug, Givec, approved by the USFDA recently, is used in clinics with great success to threat CML. The drug inhibits tyrosin kinase of bcr-abl, c-abl and v-abl. Work is progressing on other tyrosin kinase inhibitors and on other type of specific cancer cell signal protein inhibitors. These efforts are hoped to yield better cures for cancer in the near future.
목적: 만성 골수성 백혈병 세포인 K562 세포주는 방사선 및 다양한 항암제에 대한 apoptosis에 저항성을 가진다. 지난 연구에서 K562 세포는 방사선에 대하여 내성반응을 보이며, 세포내 PTK의 작용을 억제하고자 방사선 조사와 함께 투여한 herbimycin A (HMA)에 의하여 방사선에 대한 apoptosis와 같은 감수성반응이 유도되는 반면, genistein에 의하여 방사선에 대한 apoptosis 반응이 저해됨을 확인하였다. 본 연구에서는 타이로신 인산화효소 억제에 의한 K562 세포의 방사선 반응변화를 조절하는 신호전달경로를 조사하였다. 대상 및 방법: K562 세포를 지수증식기의 세포들만 선택하여 실험에 이용하였다. 방사선조사는 6 MeV 선형가속기(Clinac 1800C, Varian)를 이 용하여 $200\~300$ cGy/min 선량률로 $0.5\~12 $ Gy를 균일하게 조사하였다. HMA와 genistein은 각각 $0.25/muM,\;25\muM$을 방사선 조사 후 즉시 투여하였다. 실험에서 신호전달 경로로 abl kinase, MAPK family, NF-kB, c-fos, c-myc, thymidine kinase1 (TK1) 등에서의 단백질 또는 유전자 발현 및 활성을 조사하였다. 또한 약제 투여에 따른 유전자 발현차이(differential gene expression)를 조사하였다. 결과: Abl kinase의 발현 및 활성 변화를 조사하였으나 PTK 저해제에 의한 방사선 유도 세포사의 변화와의 연관성을 찾을 수 없었다. 세포 생존 및 사멸의 신호전달체계에서 주요 조절과정인 MAPK family의 관여 여부 확인에서 방사선으로 인한 SAPK/JNK의 활성화의 유도가 관찰되었으나, PTK 저해제에 따른 변화는 없었으며, 또한 MAPK/ERK와 p38 MAPK 활성은 모든 조건에서 변함 없이 일정하였다. 전사인자 활성화에 대한 조사에서 방사선 조사와 함께 genistein을 투여한 경우에 NF-kB활성이 증가하였다. 유전자 발현 차이의 조사에서 genistein 투여에 의한 TK 1 유전자 발현 및 단백질 활성이 증가하였다. 결론: PTK 억제에 의한 K562 세포의 방사선에 대한 반응 변화는 bcrabl kinase 활성과는 무관하게 진행되며, MAPK family 경로 외의 다른 경로를 통한 전사인자 활성화 과정이 연관되어 있음을 확인하였다.
Jung, Hae-Won;Song, Joong-Hyun;Yu, Do-Hyeon;An, Su-Jin;Sur, Jung-Hyang;Kim, Young Joo;Han, Donghyun;Jung, Dong-In
한국임상수의학회지
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제36권6호
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pp.319-324
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2019
Receptor tyrosine kinases (RTK) are major promising targets in anticancer therapy in human and veterinary medicine. Using immunohistochemistry method, we evaluated the expressionof five types RTK (PDGFR-α, PDGFR-β, VEGFR 2, c-Kit and Abl) in the six canine brain tumor samples (2 meningioma, 2 astrocytoma, 1 ependymoma and 1 choroid plexus papilloma). A total of five samples expressed PDGFR-β (5/6), one sample, the choroid plexus papilloma, expressed c-Kit (1/6), and a total of two samples expressed Abl (2/6). None of the samples showed expression of PDGFR-α and VEGFR 2. We demonstrate that a significant portion of canine brain tumors express tyrosine receptors for growth factors and show that these receptors generally localize to tumor cell membranes and the cytoplasm. Evaluation of immunohistochemical expression for the RTKs PDGFR-β, c-Kit, and Alb in canine brain samples reveals an interesting potential for molecular targeting by TKIs in therapeutic studies of canine brain tumors, and more studies will be needed to assess the interactions and efficacy of these RTKs and TKIs. Based on these results, we have some evidence for novel chemotherapeutic trials using TKIs for canine nervous tumors.
Al-Jamal, Hamid AN;Jusoh, Siti Asmaa Mat;Yong, Ang Cheng;Asan, Jamaruddin Mat;Hassan, Rosline;Johan, Muhammad Farid
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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제15권11호
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pp.4555-4561
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2014
Background: Silencing due to methylation of suppressor of cytokine signaling-3 (SOCS-3), a negative regulator gene for the JAK/STAT signaling pathway has been reported to play important roles in leukemogenesis. Imatinib mesylate is a tyrosine kinase inhibitor that specifically targets the BCR-ABL protein and induces hematological remission in patients with chronic myeloid leukemia (CML). Unfortunately, the majority of CML patients treated with imatinib develop resistance under prolonged therapy. We here investigated the methylation profile of SOCS-3 gene and its downstream effects in a BCR-ABL positive CML cells resistant to imatinib. Materials and Methods: BCR-ABL positive CML cells resistant to imatinib (K562-R) were developed by overexposure of K562 cell lines to the drug. Cytotoxicity was determined by MTS assays and $IC_{50}$ values calculated. Apoptosis assays were performed using annexin V-FITC binding assays and analyzed by flow cytometry. Methylation profiles were investigated using methylation specific PCR and sequencing analysis of SOCS-1 and SOCS-3 genes. Gene expression was assessed by quantitative real-time PCR, and protein expression and phosphorylation of STAT1, 2 and 3 were examined by Western blotting. Results: The $IC_{50}$ for imatinib on K562 was 362nM compared to 3,952nM for K562-R (p=0.001). Percentage of apoptotic cells in K562 increased upto 50% by increasing the concentration of imatinib, in contrast to only 20% in K562-R (p<0.001). A change from non-methylation of the SOCS-3 gene in K562 to complete methylation in K562-R was observed. Gene expression revealed down-regulation of both SOCS-1 and SOCS-3 genes in resistant cells. STAT3 was phosphorylated in K562-R but not K562. Conclusions: Development of cells resistant to imatinib is feasible by overexposure of the drug to the cells. Activation of STAT3 protein leads to uncontrolled cell proliferation in imatinib resistant BCR-ABL due to DNA methylation of the SOCS-3 gene. Thus SOCS-3 provides a suitable candidate for mechanisms underlying the development of imatinib resistant in CML patients.
A diarylurea compound 1 possessing pyrrolo[3,2-$c$]pyridine nucleus was designed and synthesized with structure similarity to Sorafenib. Compound 1 was tested over 60-cancer cell line panel at a single dose concentration of 10 ${\mu}M$ and showed high activity. It was further tested in a five-dose mode to determine its $IC_{50}$, TGI, and $LC_{50}$ values over the 60 cell lines. Compound 1 showed high potency and good efficacy, and was accordingly tested at a single dose concentration of 10 ${\mu}M$ over a panel of 40 kinases. At this concentration, it completely inhibited the enzymatic activities of a number of oncogenic kinases, including ABL, ALK, c-RAF, FLT3, KDR, and TrkB. The target compound was subsequently tested over these 6 kinases in 10-dose testing mode in order to determine its $IC_{50}$ values.
Chronic myeloid leukemia (CML) is a slowly progressing hematopoietic cell disorder. Sphingosine kinase 1 (SPHK1) plays established roles in tumor initiation, progression, and chemotherapy resistance in a wide range of cancers, including leukemia. However, small-molecule inhibitors targeting SPHK1 in CML still need to be developed. This study revealed the role of SPHK1 in CML and investigated the potential anti-leukemic activity of hirsuteine (HST), an indole alkaloid obtained from the oriental plant Uncaria rhynchophylla, in CML cells. These results suggest that SPHK1 is highly expressed in CML cells and that overexpression of SPHK1 represents poor clinical outcomes in CML patients. HST exposure led to G2/M phase arrest, cellular apoptosis, and downregulation of Cyclin B1 and CDC2 and cleavage of Caspase 3 and PARP in CML cells. HST shifted sphingolipid rheostat from sphingosine 1-phosphate (S1P) towards the ceramide coupled with a marked inhibition of SPHK1. Mechanistically, HST significantly blocked SPHK1/S1P/S1PR1 and BCR-ABL/PI3K/Akt pathways. In addition, HST can be docked with residues of SPHK1 and shifts the SPHK1 melting curve, indicating the potential protein-ligand interactions between SPHK1 and HST in both CML cells. SPHK1 overexpression impaired apoptosis and proliferation of CML cells induced by HST alone. These results suggest that HST, which may serve as a novel and specific SPHK1 inhibitor, exerts anti-leukemic activity by inhibiting the SPHK1/S1P/S1PR1 and BCR-ABL/PI3K/Akt pathways in CML cells, thus conferring HST as a promising anti-leukemic drug for CML therapy in the future.
Background: Chronic myeloid leukemia (CML) is a myeloproliferative disorder of hematopoietic stem cell scarrying the Philadelphia (Ph) chromosome and an oncogenic BCR-ABL1 fusion gene. The tyrosine kinase inhibitor (TKI) of BCR-ABL1 kinase is a treatment of choice for control of CML. Objective: Recent studies have demonstrated that miRNAs within exosomes from cancer cells play crucial roles in initiation and progression. This study was performed to assess miRNAs within exosomes of K562 cells. Methods: miRNA microarray analysis of K562 cells and K562 cell-derived exosomes was conducted with the 6th generation miRCURYTM LNA Array (v.16.0). Gene ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) analyses were also carried out. GO terms and signaling pathways were categorized into 66 classes (including homophilic cell adhesion, negative regulation of apoptotic process, cell adhesion) and 26 signaling pathways (such as Wnt). Results: In exosomes, 49 miRNAs were up regulated as compared to K562 cells, and two of them were further confirmed by quantitative real-time PCR. There are differentially expressed miRNAs between K562 cell derived-exosomes and K562 cells. Conclusion: Selectively expressed miRNAs in exosomes may promote the development of CML via effects on interactions (e.g. adhesion) of CML cells with their microenvironment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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