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Investigation of the effect of the calcitonin gene-related peptide (CGRP) on the resistance of acute myeloid leukemia cell lines to daunorubicin and cytosine arabinoside

Angela Schlerka

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Genetik und Entwicklungsbiologie

Betreuer*in

Rotraud Wieser

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DOI

10.25365/thesis.56010

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-22757.38644.656765-0

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Akute myeloische Leukämie (AML) ist eine hämatopoetische Erkrankung, die durch klonale Expansion und Akkumulation funktionell beeinträchtigter hämatopoetischer Stamm- und Vorläuferzellen im Knochenmark, und oft auch im peripheren Blut, verursacht wird. Im Jahr 2018 traten in den Vereinigten Staaten etwa 19.520 neue AML Fälle auf und etwa halb so viele Personen verstarben an AML. Vollständige Remission wird in 50 % bis 80 % der Fälle nach einer zytotoxischen Behandlung mit Cytarabin (araC) und einem Anthracyclin-Antibiotikum (z. B. Daunorubicin) erreicht. Durch Persistenz oder Wiederauftreten der Krankheit stirbt jedoch ein Großteil der Patienten. Es wurden mehrere Modelle vorgeschlagen, um die Therapieresistenz zu erklären, die zu einem Rezidiv führt; eines davon nimmt an, dass während der Chemotherapie neu erworbene oder durch diese selektierte molekulare Veränderungen zu dieser Resistenz beitragen. Frühere Experimente, die in unserer Arbeitsgruppe durchgeführt wurden, haben zur Identifizierung von Genen geführt, die signifikant unterschiedlich zwischen dem Zeitpunkt der Diagnose und dem Rezidiv von AML exprimiert wurden. Unter ihnen befand sich das Gen Calcitonin Receptor Like Receptor (CALCRL). Es kodiert für einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor mit sieben Transmembrandomänen. Einer seiner Hauptliganden ist das Calcitionin Gene-Related Peptide (CGRP). Vorläufige Daten der Arbeitsgruppe wiesen darauf hin, dass der CGRP-Signalweg über CALCRL an der Förderung des Überlebens von AML-Zellen unter einer zytotoxischen Behandlung beteiligt ist. Ziel dieser Arbeit war es, CGRP und CALCRL weiter als potenzielle Ziele für rational konzipierte Behandlungen zu charakterisieren. Die Auswirkungen von CGRP auf die zelluläre Viabilität, Apoptose und Proliferation wurden untersucht, indem der Ligand zu CALCRL-positiven malignen myeloischen humanen Zelllinien hinzugefügt wurde. CGRP schützte diese Zelllinien vor Apoptose, die durch zytotoxische Behandlung (Daunorubicin und AraC) induziert wurde. Die metabolische Aktivität nach der zytotoxischen Behandlung war in Gegenwart von CGRP höher. Darüber hinaus reduzierte CGRP die Aktivität der Effektorcaspasen 3 und 7 sowie den Anteil von Zellen mit fragmentierter DNA während einer zytotoxischen Behandlung. Interessanterweise hatte CGRP keinen Einfluss auf die Proliferationsrate der Zellen. Die Verwendung von zwei Rezeptorantagonisten, dem kleinen Molekül Olcegepant und dem Peptid-Antagonisten CGRP(8-37) (ein verkürztes CGRP-Molekül, das an CALCRL bindet, diesen aber nicht aktiviert), bestätigte die Spezifität des CGRP-Effekts. Beide Antagonisten hoben die resistenzsteigernde Wirkung von CGRP auf. Schließlich führte der Knock-down von CALCRL zu einer Reduktion der protektiven Wirkung von CGRP. Zusammenfassend deuten diese Daten darauf hin, dass CGRP über seinen Rezeptor CALCRL zur Resistenz gegen Chemotherapie bei AML beiträgt

Abstract

(Englisch)

Acute myeloid leukemia (AML) is a hematopoietic malignancy caused by clonal expansion and accumulation of functionally impaired hematopoietic stem and progenitor cells in the bone marrow and often also the peripheral blood. In 2018, approximately 19,520 new cases occurred in the United States and about half of that number died of AML Complete remission is achieved in 50 % to 80 % of cases following cytotoxic treatment with cytarabin (araC) and an anthracycline antibiotic (e.g., daunorubicin). Nevertheless, many patients die due to disease persistence or relapse. Several models have been put forward to explain therapy resistance that leads to, and is associated with, relapse; one of these assumes that molecular alterations newly acquired, or selected for, during chemotherapy contribute to this resistance. Previous experiments performed in the host lab have led to the identification of genes significantly differentially expressed between diagnosis and relapse of AML. Among them was the calcitonin receptor like receptor (CALCRL) gene. It encodes a G-protein coupled receptor with seven transmembrane domains; one of its main ligands is the calcitionin gene-related peptide (CGRP). Preliminary data from the host lab indicated that CGRP signaling via CALCRL is involved in promoting the survival of AML cells under cytotoxic treatment. In this investigation, I aimed to further characterize CGRP and CALCRL as potential targets for rationally designed treatments. The effects of CGRP on cellular viability, apoptosis, and proliferation were investigated by adding the ligand to CALCRL positive human malignant myeloid cell lines. CGRP protected these cell lines from apoptosis induced by cytotoxic drugs (daunorubicin and araC). Metabolic activity after drug treatment was higher in the presence of CGRP. Moreover, CGRP reduced the activity of the executioner caspases 3 and 7, as well as the proportion of cells with fragmented DNA, under cytotoxic treatment. Interestingly, CGRP had no effect on the proliferation rate of the cells. The use of two receptor antagonists, the small molecule olcegepant and the peptide antagonist CGRP(8-37) (a truncated CGRP molecule that binds, but does not activate, CALCRL), confirmed the specificity of the CGRP effect. Both antagonists abolished the resistance-increasing property of CGRP. Finally, knock-down of CALCRL led to a reduction of the protective effect of CGRP. In conclusion, these data suggest that CGRP via its receptor CALCRL contributes to chemotherapy resistance in AML.

Autor*innen

Angela Schlerka

Haupttitel (Englisch)

Investigation of the effect of the calcitonin gene-related peptide (CGRP) on the resistance of acute myeloid leukemia cell lines to daunorubicin and cytosine arabinoside

Paralleltitel (Deutsch)

Untersuchung des Effekts des Calcitionin Gene-Related Peptides (CGRP) auf die Resistenz akuter myeloischer Leukämie- Zelllinien gegenüber Daunorubicin und Cytarabin

Publikationsjahr

2019

Umfangsangabe

iii, 50 Seiten : Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Rotraud Wieser

Klassifikationen

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,

44 Medizin > 44.81 Onkologie

AC Nummer

AC15312444

Utheses ID

49478

Studienkennzahl

UA | 066 | 877 | |

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Schlagwörter