Mechanisms of TGF-β-induced resistance to proteasome inhibitors in multiplemyeloma

TGF-β 诱导多发性骨髓瘤蛋白酶体抑制剂耐药的机制

• 批准号: 10359242
• 负责人: Byung-Gyu Kim
• 金额: $ 8.05万
• 依托单位: CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2021-12-01 至 2023-11-30
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10359242
• 关键词: Adoptive Transfer; Apoptosis; Basic Science; Biological; Catalytic Domain; Cell Line; Cells; Chemoresistance; Clinic; Clinical Research; Clinical Trials Design; Cytotoxic T-Lymphocytes; Data; Development; Disease Progression; Drug resistance; Event; FDA approved; Family; Future; Gene Expression; Genes; Goals; Growth; Hematologic Neoplasms; Homologous Gene; Human; Immune; Immunocompetent; Immunomodulators; Immunosuppression; In Vitro; Individual; Knowledge; Literature; Malignant Neoplasms; Mediating; Methods; Modeling; Molecular; Mononuclear; Multiple Myeloma; Mus; Myeloid-derived suppressor cells; Neoplasm Metastasis; Newly Diagnosed; Oral; Outcome; Pathway interactions; Patient-Focused Outcomes; Patients; Pharmaceutical Preparations; Phosphotransferases; Prognosis; Proteasome Inhibitor; Quality of life; Recurrence; Refractory; Regulatory T-Lymphocyte; Research; Resistance; Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction; Role; Signal Pathway; Signal Transduction; T cell differentiation; Testing; Therapeutic; Transforming Growth Factors; Translating; Western Blotting; anti-cancer therapeutic; base; cell growth; chymotrypsin; clinical application; clinically relevant; cytokine; design; effective therapy; efficacy evaluation; endoplasmic reticulum stress; improved; in vivo; in vivo Model; inhibitor; misfolded protein; mouse model; multicatalytic endopeptidase complex; neoplastic cell; novel; prevent; prognostic significance; programs; public health relevance; receptor; resistance mechanism; small molecule inhibitor; standard of care; targeted treatment; therapeutic target; tool; translational impact; treatment response; tumor; tumor microenvironment

PROJECT SUMMARY/ ABSTRACT    Multiple myeloma (MM) is the second most common hematologic malignancy and remains incurable in the vast  majority  of  patients  with  a  median  survival  of  5-­7  years.  While  FDA-­approval  of  proteasome  inhibitors  (PIs)  in  combination with immunomodulatory agents and traditional drugs has significantly improved patient outcomes,  the development of PI-­resistance remains a primary reason for patient demise. There is also a significant fraction  of newly diagnosed MM patients who are refractory even to PIs and have not benefited from recent therapeutic  advancements. The transforming growth factor (TGF)-­β pathway is a key driver in cancer and TGF-­b-­responding  cells  resist  anti-­cancer  therapeutics  leading  to  drug  resistance,  tumor  recurrence  and  reduced  survival.  Understanding the mechanistic role of TGF-­b1 to promote acquired PI-­resistance in MM represents a clinically-­ relevant gap in knowledge and an unmet need and immediate translational impact. Here, we evaluated the TGF-­ b type I receptor (TGF-­bRI) as a new target for clinical application in MM and the biological effects of the TGF-­ bRI inhibitor  Vactosertib  on  PI-­resistant  MM  cells.  Elevated  TGF-­b1  levels  in  MM  patient  sera  correlates  with  chemoresistance, disease progression, metastasis and poor prognosis. TGF-­b1 also upregulates the expression  of  PSMB5,  the  proteasome  catalytic  subunit  that  is  inhibited  by  PIs. TGF-­b1  also  induces  the  accumulation  of  myeloid-­derived  suppressor  cells  (MDSCs)  within  the  tumor  microenvironment.  These  observations  led  us  to  explore  the  potential  for  Vactosertib  to  disrupt  the  TGF-­b  pathway  and,  thereby,  overcome  tumor  intrinsic  and  extrinsic mechanisms of PI-­resistance in MM. Vactosertib is a recently developed, novel, orally available small  molecule inhibitor of TGF-­βRI kinase activity. Our results show that Vactosertib reduces PSMB5 expression and  proteasomal catalytic activity in MM cells, reduces the growth and induces apoptosis of MM cells, suppresses  myeloma growth in murine models in vivo and in combination with PIs overcome drug resistance. In the proposed  studies, we will first determine the effect of TGF-­b1 on the expression of proteasome genes and subunits in PI-­ sensitive  and  resistant  MM  cells  and  MM  patient  tumor  cells  (Aim  1).  We  will  then  determine  the  effect  of  Vactosertib  on  the  level  of  proteasome  subunits  in  MM  cell  lines  and  patient  tumor  cells.  We  have  utilized  the  well-­characterized 5T33MM murine model to explore the impact of specifically targeting TGF-­β signaling on MM  progression.  Our  preliminary  data  reveal  Schlafen-­4  (Shlf-­4)  is  a  TGF-­β-­regulated  gene  associated  with  MM  progression,  whose  expression  is  abrogated  by  Vactosertib.  We  will  determine  the  effects  of  Vactosertib  on  MDSC depletion in 5T33MM mice, as well as the effects on MDSC functional activity and Shlf-­4 levels in MDSCs  (Aim 2). We will then validate the murine studies and determine the effect of Vactosertib on MDSCs and tumor  cells isolated from human MM patients. Successful pursuit of the specific aims will improve our understanding of  the  mechanisms  underlying  acquired  PI-­resistance  in  MM  and  facilitate  the  design  of  clinical  trials  to  evaluate  the efficacy of Vactosertib combined with PIs.

项目摘要/摘要： -- 多发性骨髓瘤(MM)是世界上第二大最常见的血液病和恶性肿瘤，在世界范围内仍是一种无法治愈的疾病。 大多数患者的平均平均生存时间为5-7年。同时，美国食品和药物管理局(FDA)批准的蛋白酶体抑制剂(PI)也在增加。 与其他免疫调节剂和传统治疗药物的联合应用显著改善了患者的预后。 抗药性的发展趋势仍然是导致患者死亡的主要原因。此外，还有相当大的比例。 在新诊断的MM患者中，即使对PIs无效的患者，也没有从最近的治疗中完全受益。 进展。转化生长因子-β途径是癌症发生和转化生长因子-β反应的关键驱动因素。 细胞对抗癌药物的抵抗力导致对药物的耐药性，降低肿瘤的复发率，降低患者的生存率。 理解转化生长因子-b--1在MM中促进获得性PI-抵抗的机制和作用，在临床上具有重要意义。 相关的知识差距和未得到满足的需求，以及直接的翻译影响。在这里，我们对新的转化生长因子进行了评估。 B细胞转化生长因子受体I(-bRI)是骨髓瘤临床应用的新靶点，也是转化生长因子的主要生物学效应。 BRI抑制剂Vactosertib作用于耐PI的MM细胞。 多发性骨髓瘤患者血清-1水平升高与糖尿病的关系 化疗耐药、疾病进展、肿瘤转移和不良的预后。转化生长因子-β-1也上调其表达。 在PSMB5中，主要的蛋白酶体和催化亚基是被PPI抑制的，而转化生长因子-b PSMB5也是诱导PSMB5的主要蛋白酶体和催化亚基。 髓系来源的肿瘤抑制因子细胞(MDSCs)存在于肿瘤的微环境中。这些观察结果使我们得以进一步研究。 探索Vactosertib治疗的潜在途径，以进一步扰乱转化生长因子-β信号通路，从而克服肿瘤的内在风险和风险。 Vactosertib是一种新近开发的、新颖的、可口头提供的小剂量药物。 我们的研究结果表明，Vactosertib能降低PSMB5基因的表达，降低β蛋白的表达。 蛋白酶体在骨肉瘤细胞中的催化活性增强，可降低骨肉瘤细胞的生长速度，诱导骨肉瘤细胞的凋亡，从而抑制骨肉瘤细胞的生长。 在体内建立的小鼠骨髓瘤模型中，骨髓瘤的生长速度加快，并与PIs联合应用，以克服对药物的耐药性。 在研究中，我们将首先确定转化生长因子-β-1对蛋白酶体基因及其亚基表达的影响。 敏感和耐药的多发性骨髓瘤细胞和多发性骨髓瘤患者的肿瘤细胞(目标1)。 我们将在接下来的时间里确定它的实际效果。 Vactosertib依赖于MM细胞系和患者肿瘤细胞中蛋白酶体亚基的水平。我们已经利用了这种技术。 经过精心设计的5T33 MM小鼠模型，旨在进一步探索特别针对β信号传导对5T33 MM的影响。 进展。我们的初步研究数据显示，Schlafen-β-4(Shlf-4)是一种与多发性骨髓瘤相关的新的转化生长因子-DNA调控的新基因。 Progage，其主要表达方式已被Vactosertib废止。我们将无法确定Vactosertib对患者的临床效果。 MDSC在5T33 MM小鼠中的耗竭，以及对MDSC功能活性的影响和对MDSCs中SHLF-4水平的影响。 (目标2)。然后我们将验证所有的小鼠实验，并确定Vactosertib对MDSCs和肿瘤的影响。 细胞是从人类多发性骨髓瘤患者体内分离出来的。成功地追求这些特定的细胞目标将有助于提高我们对这些细胞的认识。 这些机制是在MM中获得的潜在的PI-耐药性测试，并将促进进一步的临床药物试验设计方案的设计和评估。 Vactosertib的疗效与PIs联合使用。