Role of FOXM1 and FOXO3a in B-lymphoblastic leukaemia progression and glucocorticoid responsiveness

La leucemia linfoblastica acuta di tipo B (B-ALL) è un tumore caratterizzato dall’accumulo nel midollo osseo di linfociti immaturi, blasti, di tipo B che successivamente invadono il sangue, raggiungendo anche i linfonodi, la milza, il fegato e il sistema nervoso centrale. I pazienti B-ALL che alla diagnosi non rispondono al trattamento con glucocorticoidi, sono spesso soggetti a prognosi infausta e a ricaduta della malattia. Comprendere quindi quali siano i meccanismi molecolari sottostanti a questa resistenza ai glucocorticoidi permetterebbe di evitare fenomeni di ricaduta e potenzialmente di trovare nuove efficaci terapie antitumorali. FOXO3a e FOXM1 appartengono alla stessa famiglia di fattori di trascrizione denominati forkhead. Sebbene non sia ancora stato chiarificato quale sia il ruolo svolto da questi due fattori di trascrizione nelle B-ALL, i lavori riportati in letteratura dimostrano che FOXO3a e FOXM1 generalmente svolgono ruoli opposti all’interno della cellula. FOXM1 infatti è un importante oncogene che regola principalmente la proliferazione cellulare promuovendo la progressione tumorale. Per questo motivo, FOXM1 è spesso sovraespresso in diversi tipi di tumori, contribuendo quindi alla resistenza terapeutica e alla progressione tumorale. FOXO3a al contrario è un noto soppressore tumorale la cui attivazione è fondamentale per favorire la citotossicità di molti composti chemioterapici. Tuttavia la sua localizzazione intracellulare ed attività trascrizionale sono regolate da una complicata rete di modificazioni post-traslazionali, quali la fosforilazione, l’acetilazione, la metilazione e l’ ubiquitinazione. Nella prima parte di questo studio abbiamo quindi esaminato se questi due fattori di trascrizione, FOXO3a e FOXM1, svolgono un ruolo nelle B-ALL. In particolare abbiamo analizzato se FOXM1 è coinvolto nella proliferazione cellulare e nella risposta al trattamento chemioterapico. Inoltre abbiamo svolto una serie di esperimenti per comprendere se FOXO3a è coinvolto nella risposta al trattamento coi glucocorticoidi (desametasone) e se la sua attività trascrizionale viene modulata da modificazioni post transazionali quali la fosforilazione e l'acetilazione. I dati ottenuti hanno dimostrato che entrambi i fattori di trascrizione, FOXM1 e FOXO3a svolgono un ruolo chiave nelle leucemie B-ALL. FOXM1 è un importante regolatore della proliferazione tumorale, infatti la sua downregolazione provoca una significativa diminuzione della proliferazione cellulare associata all’arresto del ciclo cellulare in G2/M. FOXM1 inoltre risulta essere un importante target terapeutico per le B-ALL in quanto la sua inibizione può significativamente incrementare l’effetto citotossico dei chemioterapici che sono normalmente utilizzati per trattare i pazienti affetti da B-ALL. Il fattore di trascrizione FOXO3a gioca un ruolo centrale nel mediare la risposta al trattamento con desametasone. Infatti, in seguito al trattamento, FOXO3a diventa trascrizionalmente attivo solo nelle cellule che sono sensibili (RS4;11 e SUP-B15). FOXO3a trasloca nel nucleo dove regola l’espressione di geni proapoptotici. Diversamente nelle cellule resistenti al desametasone, REH, FOXO3a rimane inattivo e localizzato nel citoplasma. Inoltre, FOXO3a diventa maggiormente fosforilato e acetilato, nei siti Ser7 e Lys242/245 rispettivamente, solo nelle cellule sensibili, suggerendo che probabilmente queste due modificazioni post-translazionali contribuiscono nel promuovere la sua attivazione trascrizionale. Nella seconda parte dello studio ho analizzato il meccanismo molecolare di due classi di composti antitumorali, gli arilamino triazoli e le fenilcinammidi, entrambi sintetizzati per inibire, in maniera selettiva, la proliferazione ed indurre morte cellulare nelle cellule tumorali. In particolare, è stato studiato l'effetto di tali molecole sulla polimerizzazione della tubulina, sul ciclo cellulare e sull'attivazione dell'apoptosi per la delucidazione di un possibile meccanismo d'azione. I composti testati hanno mostrato attività antiproliferativa comparabile o superiore rispetto ai composti di riferimento. Per quanto riguarda il meccanismo d'azione, in generale, entrambi questi composti inducono un blocco del ciclo cellulare in fase G2/M il quale porta all'attivazione del processo apoptotico caspasi- dipendente. Tuttavia gli arilamino triazoli agiscono principalmente come inibitori della polimerizzazione della tubulina, mentre le fenilcinammidi agiscono riducendo significativamente i livelli di antiossidante intracellulare glutatione, provocando quindi un aumento dello stress ossidativo intracellulare che in ultima analisi porta ad apoptosi