Exploring the role of ferroptosis in B cell malignancies

Ferroptose ist eine Art des Zelltods, die sich genetisch, biochemisch und morphologisch von anderen Formen des regulierten Zelltods unterscheidet. Dabei führt eine exzessive Peroxidation von mehrfach ungesättigten Fettacylgruppen zur Anhäufung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in Lipiden, welche die Dysfunktion von zellulären Membranen auslösen und letztendlich zum ferroptotischen Zelltod führen. Das Enzym Glutathionperoxidase 4 (GPX4) ist ein zentraler Mechanismus um Lipidperoxide in Zellmembranen zu entgiften, und damit um Ferroptose zu verhindern. In den letzten Jahren wurden Inhibitoren des GPX4-Signalwegs entwickelt, die sowohl in vitro als auch in vivo Ferroptose auslösen. Ferroptose-induzierende Medikamente könnten daher einen neuen therapeutischen Ansatz zur Behandlung bösartiger Erkrankungen darstellen. Dies trifft insbesondere auf Tumore zu, die eine Resistenz gegen Standardtherapien entwickelt haben. Um herauszufinden, ob unterschiedliche Ferroptosesensitivität von Krebszellen auf bestimmte molekulare Veränderungen in den Tumorzellen zurückzuführen ist, haben wir eine Reihe von gentechnisch veränderten Leukämiezelllinien erzeugt, sogenannte BaF3 Zellen. Dabei haben wir die MYC- oder v-ABL-Onkoproteine oder eine konstitutiv aktive Version von RAS in die Zellen gebracht, oder das Tumorsuppressor-Gen p53 entfernt. Um zu untersuchen, ob eine erworbene Apoptose Resistenz die Anfälligkeit für Ferroptose beeinflusst, haben wir die mitochondriale Apoptose durch Überexpression von BCL2 oder durch kombinierte Entfernung von BAX und BAK blockiert. Unsere Daten zeigen, dass speziell MYC- und v-ABL-bedingte Veränderungen in den Leukämiezellen nach pharmakologischer Ferroptoseauslösung die mitochondriale Fitness verbessern, die Akkumulation von Lipidperoxiden reduzieren und das Überleben eines Teiles der Zellen in Kultur fördern. Mechanistisch spielt eine Deregulierung des GPX4-gesteuerten Entgiftungssystems keine Rolle für das Überleben dieser wenigen Zellen. Trot
Ferroptosis is an iron-dependent cell death mode, genetically, biochemically and morphologically distinct from other forms of regulated cell death. Excessive peroxidation of polyunsaturated fatty acyl moieties prompts cellular membrane dysfunction, ultimately causing ferroptotic cell death. Upon accumulation of lipid reactive oxygen species (ROS), glutathione peroxidase 4 (GPX4)-mediated detoxification of lipid peroxides is a cardinal mechanism to prevent ferroptosis. In the recent years, small molecule inhibitors of the GPX4 pathway have been developed aiming at ferroptosis induction, both in vitro and in vivo. Thus, ferroptosisinducing drugs may represent a novel therapeutic approach to treat malignancies, in particular cancers that have developed resistance to standard therapies which commonly induce apoptotic cell death. To explore whether differential ferroptosis sensitivity arises from established tumor drivers, we generated a panel of genetically engineered BaF3 cell lines, which are progenitor B cells, by expressing the MYC or v-ABL oncoproteins or a constitutive active version of RAS, or by deleting the p53 tumor suppressor gene. To investigate whether acquired apoptosis resistance would impact ferroptosis susceptibility, we blocked mitochondrial apoptosis by overexpression of BCL2 or by combined deletion of BAX and BAK. Our data straighten out that specifically MYC- and v-ABL-driven cellular reprogramming enhance mitochondrial fitness, reduce lipid ROS accumulation and foster the survival of a subset of cells in culture during prolonged pharmacological ferroptosis induction. Mechanistically, deregulation of the GPX4-driven detoxification system is not the cause for cellular persistence. Despite partial prevention of ferroptotic cell death and lipid ROS accumulation, combined elimination of BAX and BAK did not promote the outgrowth of persisting cells upon ferroptosis induction. Altogether, our data suggest that pharmacologic induction of ferroptosis may be
Masterarbeit Universität Innsbruck 2022