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Enregistrement W3214159644 · doi:10.1182/blood-2021-148708

Inhibiting Mitochondrial Complex II Exposes a Novel Metabolic Vulnerability in Acute Myeloid Leukemia

2021· article· en· W3214159644 sur OpenAlexaff
Alessia Roma, Matthew Tcheng, Nawaz Ahmed, Sarah Walker, Preethi Jayanth, Mark D. Minden, Kristin J. Hope, Praveen P. N. Rao, Jessica Luc, Andrew C. Doxey, Julie A. Reisz, Angelo D’Alessandro, Paul A. Spagnuolo

Notice bibliographique

RevueBlood · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueHistone Deacetylase Inhibitors Research
Établissements canadiensUniversity of WaterlooPrincess Margaret Cancer CentreUniversity Health NetworkUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMyeloid leukemiaLeukemiaClonogenic assayCancer researchHaematopoiesisBiologyOxidative phosphorylationSmall hairpin RNACell growthCell cultureGene knockdownChemistryCell biologyIn vitroStem cellBiochemistryImmunologyGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Acute myeloid leukemia (AML) is a hematological malignancy, characterized by an increased reliance on mitochondria-related energetic pathways including oxidative phosphorylation (OXPHOS). Consistent with this, the electron transport chain (ETC), a component of OXPHOS has been demonstrated to be a suitable anti-leukemia target, with ETC complex I inhibitors currently in clinical development. Relative to its counterparts, complex II (CII) is unique in that it directly links the ETC to the tricarboxylic acid (TCA) cycle through succinate dehydrogenase (SDH) activity. Moreover, it is the only ETC complex with elevated activity in AML, relative to normal hematopoietic samples, with indirect inhibition selectively targeting AML cells. However, direct CII inhibition in AML has not been previously investigated, nor have the mechanisms underlying the divergent fates of AML and normal cells upon CII inhibition. A genetic approach was first used to assess the effects of CII impairment on AML growth in vitro and in vivo. Using lentiviral mediated shRNA we generated AML cell lines lacking succinate dehydrogenase assembly factor 1 (Sdhaf1). Sdhaf1 knockdown suppressed CII activity, cell proliferation and clonogenic growth across all three cell lines and delayed leukemia growth in vivo. To recapitulate these effects through a pharmacological approach, we aimed to identify a novel CII inhibitor, since currently available inhibitors are only effective at high doses and are neurotoxic. Through an in silico structural screen and molecular docking study, shikonin was identified as a small molecule that selectively binds to CII. Shikonin inhibited CII activity in the AML cells lines and patient-derived samples, and selectively killed AML cells (EC 50: 1.0μM ± 0.04) while sparing normal progenitors. In murine engraftment models, shikonin (2.0-3.0 mg/kg, 3x/week for 5 weeks) significantly reduced engraftment of patient-derived AML cells but had no effect on normal hematopoiesis. To further characterize the mechanisms governing the divergent cell fates of CII inhibition, we performed stable isotope metabolic tracing using 13C 6- glucose and 13C 5, 15N 2-glutamine in patient-derived AML cells and normal mobilized peripheral blood mononuclear cells (MNCs). Both pharmacological and genetic loss of CII resulted in TCA cycle truncation by impairing oxidative metabolism of both glucose and glutamine. In Sdhaf1 knockdown and primary AML cells, this led to a depletion in steady state levels of TCA metabolites proceeding SDH. Inhibition of CII most notably suppressed levels of aspartate, a nucleotide precursor whose levels dictate the proliferative capacity of a cell under ETC dysfunction. Remarkably, MNCs maintained aspartate levels despite inhibition of CII, which was attributed to reductive carboxylation of glutamine, an alternate metabolic pathway that can regenerate TCA intermediates when OXPHOS is impaired. In contrast, while reductive carboxylation was also active in AML cells after CII inhibition, this activity was insufficient to maintain aspartate levels and resulted in metabolite depletion and cell death. Thus, loss of CII activity results in diverse cell fates whereby normal haematopoietic, but not AML cells sufficiently use reductive carboxylation of glutamine to overcome TCA cycle truncation, sustain aspartate levels and avert cell death. This is further evident through modulation of glutamine entry into the TCA cycle, where supplementation of cell-permeable α-ketoglutarate abrogated shikonin-mediated cell death while concomitant treatment with the glutaminase inhibitor CB-839, sensitized cells. Together, these results expose reductive carboxylation to support aspartate biosynthesis, as a novel metabolic vulnerability in AML that can be pharmacologically targeted through CII inhibition for clinical benefit. Disclosures Minden: Astellas: Consultancy. D'Alessandro: Omix Thecnologies: Other: Co-founder; Rubius Therapeutics: Consultancy; Forma Therapeutics: Membership on an entity's Board of Directors or advisory committees.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,288
Écart entre enseignants0,265 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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