Resistance to anthracyclines of CD33+ acute myeloid leukemia cells grown in three-dimensional culture

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Identification of the mechanisms of drug resistance of acute myeloid leukemia (AML) cells remains an important task for biomedicine and oncohematology. In our earlier work, using permanent cell lines, we showed that AML cells in 3D multicellular cultures had higher drug resistance. In this study, using flow cytometry and spectrofluometry, we found an increase in the resistance of primary CD33+ AML cells, grown in three-dimensional multicellular aggregates, to the cytotoxic effects of anthracyclines, which was accompanied by suppression of the pro-apoptotic signaling pathway, partial accumulation of cells in the G0/G1 phase of the cell cycle, and an increase in the content of the anti-apoptotic protein Bcl-2.

Авторлар туралы

K. Krasnov

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences; Institute of Clinical and Experimental Lymphology, Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: kobyakovami@gmail.com
Pushchino, 142290 Russia; Novosibirsk, 630060 Russia

E. Mescheryakova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences; Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences

Email: kobyakovami@gmail.com
Pushchino, 142290 Russia; Pushchino, 142290 Russia

Ya. Lomovskaya

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Email: kobyakovami@gmail.com
Pushchino, 142290 Russia

I. Fadeeva

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Email: kobyakovami@gmail.com
Pushchino, 142290 Russia

M. Kobyakova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Email: kobyakovami@gmail.com
Pushchino, 142290 Russia

R. Fadeev

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: kobyakovami@gmail.com
Pushchino, 142290 Russia

Әдебиет тізімі

  1. Shimony S., Stahl M., Stone R.M. 2023. Acute myeloid leukemia: 2023 update on diagnosis, risk-stratification, and management. Am. J. Hematol. 98, 502–526. https://doi.org/10.1002/ajh.26822
  2. Kantarjian H., Borthakur G., Daver N., DiNardo C.D., Issa G., Jabbour E., Kadia T., Sasaki K., Short N.J., Yilmaz M., Ravandi F. 2024. Current status and research directions in acute myeloid leukemia. Blood Cancer J. 14, 163. https://doi.org/10.1038/s41408-024-01143-2
  3. Culver-Cochran A.E., Hassan A., Hueneman K., Choi K., Ma A., VanCauwenbergh B., O'Brien E., Wunderlich M., Perentesis J.P., Starczynowski D.T. 2024. Chemotherapy resistance in acute myeloid leukemia is mediated by A20 suppression of spontaneous necroptosis. Nat. Commun. 15, 9189. https://doi.org/10.1038/s41467-024-53629-z
  4. Hagiya A., Vaidya P., Khedro T., Yaghmour B., Siddiqi I., Yaghmour G. 2019. Bone marrow features in patients with acute myeloid leukemia treated with novel targeted isocitrate dehydrogenase 1/2 inhibitors. World J. Oncol. 10, 226–230. https://doi.org/10.14740/wjon1231
  5. Tuzuner N., Cox C., Rowe J.M., Bennett J.M. 1994. Bone marrow cellularity in myeloid stem cell disorders: Impact of age correction. Leuk. Res. 18, 559–564. https://doi.org/10.1016/0145-2126(94)90036-1
  6. Chen M., Kim Y., Huang Q., Chang K., Gaal K.K., Weiss L.M. 2011. Acute myeloid leukemia with an unusual histologic pattern mimicking metastatic carcinoma in bone marrow: a diagnostic pitfall. J. Hematopathol. 4, 117–122. https://doi.org/10.1007/s12308-011-0090-z
  7. Helbig D., Quesada A.E., Xiao W., Roshal M., Tallman M.S., Knorr D.A. 2020. Spontaneous remission in a patient with acute myeloid leukemia leading to undetectable minimal residual disease. J. Hematol. 9, 18–22. https://doi.org/10.14740/jh606
  8. Islam A. 2024. AML-097 Induction treatment of acute myeloid leukemia in an elderly patient with intra-marrow injection of cytarabine (Ara-C). Clin. Lymphoma Myeloma Leuk. 24, 293. https://doi.org/10.1016/S2152-2650(24)01158-3
  9. Vucetic M., Daher B., Cassim S., Meira W., Pouyssegur J. 2020. Together we stand, apart we fall: How cell-to-cell contact/interplay provides resistance to ferroptosis. Cell Death Dis. 11, 789. https://doi.org/10.1038/s41419-020-02994-w
  10. Gujral T.S., Kirschner M.W. 2017. Hippo pathway mediates resistance to cytotoxic drugs. Proc. Natl. Acad. Sci. 114, E3729–E3738. https://doi.org/10.1073/pnas.1703096114
  11. Kobyakova M., Lomovskaya Y., Senotov A., Lomovsky A., Minaychev V., Fadeeva I., Shtatnova D., Krasnov K., Zvyagina A., Odinokova I., Akatov V., Fadeev R. 2022. The increase in the drug resistance of acute myeloid leukemia THP-1 cells in high-density cell culture is associated with inflammatory-like activation and anti-apoptotic Bcl-2 proteins. Int. J. Mol. Sci. 23, 7881. https://doi.org/10.3390/ijms23147881
  12. Kobyakova M., Lomovskaya Y., Senotov A., Lomovsky A., Minaichev V., Zvyagina A., Solovieva M., Fadeeva I., Akatov V., Fadeev R. 2021. Appearance of signs of differentiation and pro-inflammatory phenotype in acute myeloid leukemia cells THP-1 with an increase in their TRAIL resistance in cell aggregates in vitro. Biochemistry (Mosc.) Suppl. Ser. A. 15, 97–105. https://doi.org/10.1134/S1990747821010050
  13. Azharuddin M., Roberg K., Dhara A.K., Jain M.V., Darcy P., Hinkula J., Slater N.K.H., Patra H.K. 2019. Dissecting multi drug resistance in head and neck cancer cells using multicellular tumor spheroids. Sci. Rep. 9, 20066. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56273-6
  14. Sayo K., Aoki S., Kojima N. 2016. Fabrication of bone marrow-like tissue in vitro from dispersed-state bone marrow cells. Regen. Ther. 3, 32–37. https://doi.org/10.1016/j.reth.2016.01.008
  15. Kobyakova M., Senotov A., Krasnov K., Lomovskaya Y., Odinokova I., Kolotova A., Ermakov A., Zvyagina A., Fadeeva I., Fetisova E., Akatov V., Fadeev R. 2024. Pro-inflammatory activation suppresses TRAIL-induced apoptosis of acute myeloid leukemia cells. Biochemistry (Mosc.). 89, 431–440. https://doi.org/10.1134/S0006297924030040
  16. Ueno M., Kakinuma Y., Yuhki K., Murakoshi N., Iemitsu M., Miyauchi T., Yamaguchi I. 2006. Doxorubicin induces apoptosis by activation of caspase-3 in cultured cardiomyocytes in vitro and rat cardiac ventricles in vivo. J. Pharmacol. Sci. 101, 151–158. https://doi.org/10.1254/jphs.fp0050980
  17. Gomes M.T., Palasiewicz K., Gadiyar V., Lahey K., Calianese D., Birge R.B., Ucker D.S. 2022. Phosphatidylserine externalization by apoptotic cells is dispensable for specific recognition leading to innate apoptotic immune responses. J. Biol. Chem. 298, 102034. https://doi.org/10.1016/j.jbc.2022.102034
  18. Grantab R., Sivananthan S., Tannock I.F. 2006. The penetration of anticancer drugs through tumor tissue as a function of cellular adhesion and packing density of tumor cells. Cancer Res. 66, 1033–1039. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-05-3077
  19. Nowacka M., Sterzynska K., Andrzejewska M., Nowicki M., Januchowski R. 2021. Drug resistance evaluation in novel 3D in vitro model. Biomed. Pharmacother. 138, 111536. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.111536
  20. Duchrow M., Schlüter C., Key G., Kubbutat M.H., Wohlenberg C., Flad H.D., Gerdes J. 1995. Cell proliferation-associated nuclear antigen defined by antibody Ki-67: a new kind of cell cycle-maintaining proteins. Arch. Immunol. Ther. Exp. 43, 117–121.
  21. Srivastava R.K., Sasaki C.Y., Hardwick J.M., Longo D.L. 1999. Bcl-2-mediated drug resistance: inhibition of apoptosis by blocking nuclear factor of activated T lymphocytes (NFAT)-induced Fas ligand transcription. J. Exp. Med. 190, 253–265. https://doi.org/10.1084/jem.190.2.253
  22. Raisova M., Hossini A.M., Eberle J., Riebeling C., Wieder T., Sturm I., Daniel P.T., Orfanos C.E., Geilen C.C. 2001. The Bax/Bcl-2 ratio determines the susceptibility of human melanoma cells to CD95/Fas-mediated apoptosis. J. Invest. Dermatol. 117, 333–340. https://doi.org/10.1046/j.0022-202x.2001.01409.x
  23. Rajput D., Naval R., Yadav K., Tungaria A., Behari S. 2010. Bilateral proptosis and bitemporal swelling: A rare manifestation of acute myeloid leukemia. J. Pediatr. Neurosci. 5, 68–71. https://doi.org/10.4103/1817-1745.66687
  24. Choi C.H. 2005. ABC transporters as multidrug resistance mechanisms and the development of chemosensitizers for their reversal. Cancer Cell Int. 5, 30. https://doi.org/10.1186/1475-2867-5-30
  25. Salvia A.M., Cuviello F., Coluzzi S., Nuccorini R., Attolico I., Pascale S.P., Bisaccia F., Pizzuti M., Ostuni A. 2017. Expression of some ATP-binding cassette transporters in acute myeloid leukemia. Hematol. Rep. 9, 7406. https://doi.org/10.4081/hr.2017.7406
  26. Callaghan R., Luk F., Bebawy M. 2014. Inhibition of the multidrug resistance P-glycoprotein: time for a change of strategy? Drug Metab. Dispos. 42, 623–631. https://doi.org/10.1124/dmd.113.056176
  27. Demel H.R., Feuerecker B., Piontek G., Seidl C., Blechert B., Pickhard A., Essler M. 2015. Effects of topoisomerase inhibitors that induce DNA damage response on glucose metabolism and PI3K/Akt/mTOR signaling in multiple myeloma cells. Am. J. Cancer Res. 5, 1649–1664.
  28. Feeney G.P., Errington R.J., Wiltshire M., Marquez N., Chappell S.C., Smith P.J. 2003. Tracking the cell cycle origins for escape from topotecan action by breast cancer cells. Br. J. Cancer. 88, 1310–1317. https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6600889
  29. Gross S.M., Mohammadi F., Sanchez-Aguila C., Zhan P.J., Liby T.A., Dane M.A., Meyer A.S., Heiser L.M. 2023. Analysis and modeling of cancer drug responses using cell cycle phase-specific rate effects. Nat. Commun. 14, 3450. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39122-z
  30. Sun Y., Liu Y., Ma X., Hu H. 2021. The Influence of cell cycle regulation on chemotherapy. Int. J. Mol. Sci. 22, 6923. https://doi.org/10.3390/ijms22136923
  31. Langevin P.B., Atlee J.L. 2007. Chemotherapeutic Agents. In: Complications in Anesthesia. Ed. Langevin P.B. p. 110–118. https://doi.org/10.1016/b978-1-4160-2215-2.50035-1
  32. Feng W., Wang Q., Tan Y., Qiao J., Liu Q., Yang B., Yang S., Cui L. 2025. Early detection of anthracycline-induced cardiotoxicity. Clin. Chim. Acta. 565, 120000. https://doi.org/10.1016/j.cca.2024.120000
  33. Kaloni D., Diepstraten S.T., Strasser A., Kelly G.L. 2023. BCL-2 protein family: attractive targets for cancer therapy. Apoptosis. 28, 20–38. https://doi.org/10.1007/s10495-022-01780-7
  34. Klymenko T., Brandenburg M., Morrow C., Dive C., Makin G. 2011. The novel Bcl-2 inhibitor ABT-737 is more effective in hypoxia and is able to reverse hypoxia-induced drug resistance in neuroblastoma cells. Mol. Cancer Ther. 10, 2373–2383. https://doi.org/10.1158/1535-7163.MCT-11-0326
  35. Ugarenko M., Nudelman A., Rephaeli A., Kimura K., Phillips D.R., Cutts S.M. 2010. ABT-737 overcomes Bcl-2 mediated resistance to doxorubicin-DNA adducts. Biochem. Pharmacol. 79, 339–349. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2009.09.004
  36. Diepstraten S.T., Young S., La Marca J.E., Wang Z., Kluck R.M., Strasser A., Kelly G.L. 2023. Lymphoma cells lacking pro-apoptotic BAX are highly resistant to BH3-mimetics targeting pro-survival MCL-1 but retain sensitivity to conventional DNA-damaging drugs. Cell Death Differ. 30, 1005–1017. https://doi.org/10.1038/s41418-023-01117-0
  37. Jiang Y., Fang B., Xu B., Chen L. 2020. The RAS-PI3K-AKT-NF-κB pathway transcriptionally regulates the expression of BCL2 family and IAP family genes and inhibits apoptosis in fibrous epulis. J. Clin. Lab. Anal. 34, e23102. https://doi.org/10.1002/jcla.23102
  38. Yang T., Wang S., Yang X., Zheng Q., Wang L., Li Q., Wei M., Du Z., Fan Y. 2017. Upregulation of Bcl-2 and its promoter signals in CD4+ T cells during neuromyelitis optica remission. Front. Neurosci. 11, 11. https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00011
  39. Luciano M., Krenn P.W., Horejs-Hoeck J. 2022. The cytokine network in acute myeloid leukemia. Front. Immunol. 13, 1000996. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.1000996
  40. Binder S., Luciano M., Horejs-Hoeck J. 2018. The cytokine network in acute myeloid leukemia (AML): A focus on pro- and anti-inflammatory mediators. Cytokine Growth Factor Rev. 43, 8–15. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2018.08.004
  41. Reuss-Borst M.A., Klein G., Waller H.D., Müller C.A. 1995. Differential expression of adhesion molecules in acute leukemia. Leukemia 9, 869–874.
  42. Shi C., Zhang X., Chen Z., Robinson M.K., Simon D.I. 2001. Leukocyte integrin Mac-1 recruits toll/interleukin-1 receptor superfamily signaling intermediates to modulate NF-κB activity. Circ. Res. 89, 859–865. https://doi.org/10.1161/hh2201.099166
  43. Lebedeva T., Dustin M.L., Sykulev Y. 2005. ICAM-1 co-stimulates target cells to facilitate antigen presentation. Curr. Opin. Immunol. 17, 251–258. https://doi.org/10.1016/j.coi.2005.04.008
  44. Verma N.K., Kelleher D. 2014. Adaptor regulation of LFA-1 signaling in T lymphocyte migration: Potential druggable targets for immunotherapies? Eur. J. Immunol. 44, 3484–3499. https://doi.org/10.1002/eji.201344428

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».