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

项目总结/摘要 多发性骨髓瘤（MM）是第二常见的血液系统恶性肿瘤，并且在广大国家中仍然是不可治愈的。 大多数患者的中位生存期为5- 17年。 虽然FDA批准了蛋白酶体抑制剂（PI）， 与免疫调节剂和传统药物的组合显著改善了患者的结果， P1-β耐药性的发展仍然是患者死亡的主要原因。也有相当一部分 甚至对PI难治且未从近期治疗中获益的新诊断MM患者 进步。转化生长因子（TGF）-β途径是癌症和TGF-β B-β应答的关键驱动因素 细胞抵抗抗癌治疗剂，导致抗药性、肿瘤复发和存活率降低。 了解TGF-β B β 1在MM中促进获得性PI-β 1耐药的机制作用代表了一种临床意义上的新观点。 相关的知识差距和未满足的需求以及直接的转化影响。在这里，我们评估了TGF-β B受体I型受体（TGF-β B RI）作为MM临床应用的新靶点及其生物学效应 B β RI抑制剂Vactoserti B对PI-β RI抗性MM细胞的作用。 MM患者血清中TGF-β B 1水平升高与以下因素相关： 化疗耐药性、疾病进展、转移和不良预后。TGF-β B β 1还上调了 PSMB 5是被PI抑制的蛋白酶体催化亚基。TGF-β B β 1还诱导了 骨髓来源的抑制细胞（MDSC）在肿瘤微环境中。 这些观察使我们 探索Vactoserti B破坏TGF-β B β通路的潜力，从而克服肿瘤内在和 MM中PI-β耐药的外在机制。Vactosertib是最近开发的一种新型口服小分子药物， TGF-βRI激酶活性的分子抑制剂。我们的研究结果表明，Vactosertib减少PSMB 5表达， MM细胞中的蛋白酶体催化活性，减少MM细胞的生长并诱导其凋亡，抑制MM细胞的增殖， 在体内鼠模型中的骨髓瘤生长以及与PI组合克服耐药性。拟议 在研究中，我们将首先确定TGF-β B β 1对PI-β 1中蛋白酶体基因和亚基表达的影响。 敏感和抗性MM细胞和MM患者肿瘤细胞（Aim 1）。 然后我们将确定 Vactosertib对MM细胞系和患者肿瘤细胞中蛋白酶体亚单位水平的影响。 我们利用了 充分表征的5 T33 MM小鼠模型，以探索特异性靶向TGF-β信号传导对MM的影响 进展 我们的初步研究结果表明，Schlafen-β 4（Shlf-β 4）是一个TGF-β 1调节的基因，与MM相关 进展，其表达被Vactosertib废除。 我们将确定Vactosertib对 5 T33 MM小鼠中的MDSC耗竭，以及对MDSC中MDSC功能活性和Shlf-BMP 4水平的影响 (Aim 2）。然后，我们将验证小鼠研究，并确定Vactosertib对MDSC和肿瘤的影响。 从人MM患者分离的细胞。成功地追求具体目标将提高我们对以下方面的理解： MM中获得性PI-β耐药的潜在机制，并促进临床试验的设计，以评估 Vactosertib联合PI的疗效。

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.