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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.17.2019.tde-08012019-151159
Document
Author
Full name
Ana Paula Nunes Rodrigues Alves
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Traina, Fabíola (President)
Alberto, Fernando Lopes
Scrideli, Carlos Alberto
Castro, Fabíola Attié de
Simoes, Belinda Pinto
Title in Portuguese
Investigação funcional da participação da via de sinalização IGF1R/IRS1 na leucemia linfoide aguda
Keywords in Portuguese
Leucemia linfoide aguda ; Vias de sinalização ; NT157 ; IGF1R ; IRS1
Abstract in Portuguese
A leucemia linfoide aguda (LLA) é uma neoplasia hematológica agressiva, caracterizada pela expansão clonal de progenitores linfoides e ativação exacerbada de vias de sinalização. A via de sinalização de IGF1R/IRS1 inicia-se pela ligação do ligante IGF1 ao seu receptor transmembrana IGF1R, e subsequente ativação de seu substrato IRS1, que transmite sinais mitogênicos e antiapoptóticos, principalmente através da modulação das vias de sinalização PI3K/AKT/mTOR e MAPK . Estas vias de sinalização desempenham uma importante função na proliferação, sobrevivência e migração de células de leucêmicas. Dessa forma, o objetivo do nosso trabalho foi investigar a participação da via de sinalização IGF1R/IRS1 na LLA. Linhagens celulares Jurkat, MOLT-4, Namalwa e Raji foram tratadas ou não com inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, ou com inibidor de IGF1R/IR, OSI-906, e submetidas à avaliação da viabilidade celular, apoptose, proliferação, ciclo celular, migração e expressão/ativação gênica e proteica. Células mononucleares de pacientes com LLA e de doadores saudáveis foram submetidas aos ensaios de viabilidade e apoptose, após tratamento com NT157 e OSI-906. O efeito do NT157 in vivo foi avaliado utilizando modelo de xenotransplante de células CEM em camundongos NSG. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa e Comitê de Ética no Uso dos Animais da Instituição. A análise estatística foi realizada pelo teste ANOVA e teste t de Student. O tratamento com NT157 reduziu a viabilidade e a proliferação, induziu apoptose e modulou o ciclo celular em todas as linhagens testadas (p<0,05). Similarmente, OSI- 906 reduziu a viabilidade e a proliferação, modulou o ciclo celular, porém não foi capaz de induzir apoptose nas linhagens de LLA (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e com OSI-906 diminuíram significativamente a migração de Jurkat em fibronectina, porém não modularam a migração de Namalwa. Em um contexto molecular, a exposição ao NT157 resultou em inibição da fosforilação de proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e modulou a expressão de 25 genes relacionados com a via de sinalização MAPK, dentre eles CDKN1A (p21), FOS e JUN (p<0,05). OSI-906modulou a ativação das proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e a expressão gênica de p21, FOS e JUN, porém de uma forma diferente da modulação encontrada pelo tratamento com NT157 (p<0,05). Em células mononucleares de pacientes com LLA, NT157 induziu uma resposta heterogênea na viabilidade e induziu apoptose, e OSI-906 reduziu a viabilidade, porém não foi capaz de induzir apoptose nestes pacientes (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e OSI-906 não apresentaram citotoxicidade em células de doadores saudáveis. Adicionalmente, o tratamento in vivo com veículo ou NT157 na dose de 50mg/kg/dia, via intraperitoneal, em modelos de xenotransplante com células CEM em camundongos NSG (n=5 para cada grupo) não apresentou efeitos antineoplásicos. Em conclusão, a inibição farmacológica de IGF1R/IRS1-2, por NT157, e de IGF1R/IR, por OSI-906, apresentaram efeitos antineoplásicos significativos em modelos de linhagens celulares e amostras primárias de pacientes com LLA. Os resultados dos estudos in vivo em modelos de xenotransplante indicam a necessidade de estudos de farmacocinética e farmacodinâmica para o NT157. Nossos resultados revelaram que NT157 exerce um efeito citotóxico nas células de LLA, enquanto que OSI-906 tem um efeito predominantemente citostático. Estes dados indicam que o inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, obteve resultados antineoplásicos mais atrativos e a inibição direta de IRS1 pode ser um potencial alvo terapêutico em LLA.
Title in English
Functional investigation of IGF1/IRS1 signaling pathway in acute lymphoblastic leukemia
Keywords in English
Acute lymphoblastic leukemia ; Signaling pathway ; NT157 ; IGF1R ; IRS1
Abstract in English
Acute lymphoid leukemia (ALL) is an aggressive hematological neoplasm, characterized by clonal expansion of lymphoid progenitors and exacerbated activation of signaling pathways. The IGF1R/IRS1 signaling pathway initiated through binding of the ligand IGF1 to its transmembrane receptor IGF1R, and the subsequent activation of its substrate IRS1, which transmit mitogenic and antiapoptotic signals, mainly through the modulation of the PI3K/AKT/mTOR and MAPK signaling pathways. These signaling pathways play an important function in cell proliferation, survival and migration of leukemia cells. Therefore, the objective of our study was to investigate the participation of the IGF1R/IRS1 signaling pathway in ALL. Jurkat, MOLT-4, Namalwa and Raji cell lines were treated or not with IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, or with IGF1R/IR inhibitor, OSI-906, and evaluated for cell viability, apoptosis, proliferation, cell cycle, migration, gene and protein expression/activation. Mononuclear cells from patients with ALL and from healthy donors were submitted to the viability and apoptosis assays, after treatment with NT157 and OSI-906. The NT157 effect in vivo was evaluated using CEM cell line xenograft model in NSG mice. The study was approved by the Research Ethics Committee and the Ethics Committee on the Use of Animals of the Institution. Statistical analysis was performed by ANOVA and Student t test. Treatment with NT157 reduced viability and proliferation, induced apoptosis, and modulated the cell cycle in all cell lines tested (p<0.05). Similarly, OSI-906 reduced viability and proliferation, modulated the cell cycle, but was not able to induce apoptosis in ALL cell lines (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI-906 significantly decreased the migration of Jurkat in fibronectin, but did not modulate the Namalwa migration. In a molecular context, the NT157 exposure resulted in inhibition of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway protein phosphorylation and modulated the expression of 25 genes related to the MAPK signaling pathway, including CDKN1A (p21), FOS and JUN (p<0,05). OSI-906 modulated the activation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway proteins and the p21, FOS and JUN geneexpression, but in a different way from the modulation found by treatment with NT157 (p<0.05). In mononuclear cells of patients with ALL, NT157 induced a heterogeneous response in viability and induced apoptosis, and OSI-906 reduced viability, but was not able to induce apoptosis in these patients (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI- 906 did not show cytotoxicity in healthy donor cells. Additionally, in vivo treatment with vehicle or NT157 at the dose of 50 mg/kg/day, intraperitoneally, in xenotransplantation models with CEM cells in NSG mice (n=5 for each group) showed no antineoplastic effects. In conclusion, the pharmacological inhibition of IGF1R/IRS1- 2, by NT157, and IGF1R/IR, by OSI-906, showed significant antineoplastic effects in cell line models and in primary samples of patients with ALL. The results of in vivo studies in xenotransplantation models indicate the need for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for NT157. In conclusions, our results revealed that NT157 exerts a cytotoxic effect on ALL cell lines and primary ALL cells, whereas OSI-906 has a predominantly cytostatic effect. These data indicate that the IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, obtained more attractive antineoplastic results and the direct inhibition of IRS1 may be a potential therapeutic to target in ALL.
 
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Publishing Date
2019-02-14
 
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