Selective killing of T-acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) cells by activation of the ROS-OMA1-OPA1 axis

La leucemia linfoblastica acuta a cellule T (T-ALL) pediatrica è una rara neoplasia che rappresenta all’incirca il 15% delle leucemie linfoblastiche acute. Nonostante i recenti progressi per il trattamento di questa neoplasia, circa un paziente su cinque sviluppa resistenza primaria o secondaria alla terapia, che include i glucocorticoidi come componente principale. In questo progetto abbiamo utilizzato un approccio integrato per uccidere in modo selettivo cellule di T-ALL mediante l’aumento delle specie reattive dell’ossigeno mitocondriali (mtROS). I ROS costituiscono importanti secondi messaggeri che influenzano diverse vie di trasduzione del segnale che regolano la crescita cellulare. Molte vie di segnalazione oncogeniche comunemente iper-attivate nelle cellule tumorali contribuiscono all’aumento dei livelli di ROS, e le cellule tumorali sono spesso caratterizzate da un’aumentata produzione di ROS grazie a un’aumentata difesa antiossidante, che mantiene i livelli di ROS al di sotto dei livelli tossici. Di conseguenza le cellule tumorali dovrebbero essere più sensibili, rispetto a cellule normali, a farmaci che aumentano la produzione di ROS e in particolare a molecole che inibiscono le difese antiossidanti. Per aumentare i livelli di ROS mitocondriali, abbiamo utilizzato l’NS1619, una piccola molecola che attiva il canale del potassio attivato da calcio (BK), e il deidroepiandrosterone (DHEA), il quale, mediante l’inibizione del ciclo dei pentoso fosfati, diminuisce la capacità antiossidante delle cellule. I risultati hanno dimostrato che questi composti sono in grado di uccidere in modo selettivo linee cellulari di T-ALL, patient-derived xenografts e cellule primarie da pazienti in vitro, mentre non inducono morte cellulare di timociti normali. Inoltre, il trattamento di cellule di T-ALL con NS1619 e DHEA induce l’attivazione del fattore di trascrizione indotto da ROS NRF2, indicando il coinvolgimento delle vie antiossidanti. L’aumento di ROS mitocondriali indotto da NS1619 e DHEA induce il clivaggio proteolitico di OPA1, una proteina mitocondriale che promuove la fusione mitocondriale e che regola l’apoptosi. Consistentemente, risultati di microscopia elettronica hanno dimostrato che NS1619 e DHEA aumentano la fissione mitocondriale. I nostri risultati dimostrano inoltre che il taglio proteolitico di OPA1 e la morte cellulare indotta da NS1619 e DHEA sono ridotti da ROS-scavengers e dal silenziamento della proteasi mitocondriale OMA1, suggerendo l’ingaggio dell’asse ROS-OMA1-OPA1. Infine, NS1619 e DHEA sensibilizzano cellule di T-ALL all’apoptosi indotta dal ligando pro-apoptotico TRAIL. In conclusione, i nostri risultati dimostrano che è possibile indurre selettivamente la morte di cellule di T-ALL, indicando nuove possibilità terapeutiche per il trattamento di pazienti refrattari alla terapia.