Therapeutische opties bij acute myeloïde leukemie (AML) zijn de afgelopen vijf decennia onveranderd gebleven, met cytarabine (AraC) en anthracyclines als hoeksteen voor de behandeling van de ziekte. Een van de uitdagingen voor het succes van AML-therapie is de resistentie van leukemische stamcellen tegen chemotherapie, wat leidt tot terugval van de ziekte 1,2. Epigenetische regulatie speelt een vitale rol in de pathogenese van kanker en resistentie tegen geneesmiddelen, en verschillende epigenetische factoren zijn naar voren gekomen als veelbelovende therapeutische doelen 3,4,5. Epigenetische regulerende mechanismen beïnvloeden proliferatie en overleving bij continue blootstelling aan chemotherapeutische geneesmiddelen. Studies in niet-hematologische maligniteiten hebben gemeld dat een klein deel van de cellen die het geneesmiddeleffect overwinnen verschillende epigenetische modificaties ondergaan, wat resulteert in de overleving van die cellen 6,7. De rol van epigenetische factoren bij het bemiddelen van verworven resistentie tegen cytarabine in AML is echter niet onderzocht.
High-throughput screening is een benadering van geneesmiddelenontdekking die in de loop van de tijd wereldwijd aan belang heeft gewonnen en in verschillende aspecten een standaardmethode is geworden om potentiële doelen in cellulaire mechanismen, voor routeprofilering en op moleculair niveaute identificeren 8,9. Het concept van synthetische letaliteit omvat de interactie tussen twee genen waarbij de verstoring van een van beide genen alleen levensvatbaar is, maar van beide genen tegelijkertijd resulteert in het verlies van levensvatbaarheid10. Het benutten van synthetische letaliteit bij de behandeling van kanker kan helpen bij het identificeren en mechanistisch karakteriseren van robuuste synthetische dodelijke genetische interacties11. We hebben een combinatorische benadering van high-throughput shRNA-screening met synthetische letaliteit aangenomen om de epigenetische factoren te identificeren die verantwoordelijk zijn voor verworven cytarabineresistentie in AML.
Van acute leukemieën gedreven door chromosomale translocatie van het gemengde-afstammingsleukemiegen (MLL of KMT2A) is bekend dat ze geassocieerd zijn met een slechte overleving bij patiënten. De resulterende chimere producten van MLL-genherschikkingen, d.w.z. MLL-fusie-eiwitten (MLL-FPs), kunnen hematopoëtische stam- / voorlopercellen (HSPC's) transformeren in leukemische blasten met de betrokkenheid van meerdere epigenetische factoren. Deze epigenetische regulatoren vormen een ingewikkeld netwerk dat het onderhoud van het leukemieprogramma dicteert en daarom potentiële therapeutische doelen kan vormen. In deze context gebruikten we de MV4-11 cellijn (met het MLL-fusiegen MLL-AF4 met de FLT3-ITD-mutatie; aangeduid als MV4-11 P) om de verworven cytarabine-resistente cellijn te ontwikkelen, aangeduid als MV4-11 AraC R. De cellijn werd blootgesteld aan toenemende doses cytarabine met intermitterend herstel van de medicamenteuze behandeling, bekend als een drugsvakantie. De half-maximale remmende concentratie (IC50) werd beoordeeld met behulp van een in vitro cytotoxiciteitstest.
We gebruikten de gepoolde epigenetische shRNA-bibliotheek (zie Tabel met materialen) aangedreven door de hEF1a-promotor met een pZIP lentiviral backbone. Deze bibliotheek bestaat uit shRNA's die zich richten op 407 epigenetische factoren. Elke factor heeft 5-24 shRNA's, met een totaal van 5.485 shRNA's, waaronder vijf niet-gerichte controle-shRNA's. De gemodificeerde "UltrmiR" miR-30 scaffold is geoptimaliseerd voor efficiënte primaire shRNA biogenese en expressie12,13.
De contouren van dit experiment zijn geïllustreerd in figuur 1A. Het huidige protocol richt zich op RNAi-screening met behulp van de epigenetische factor shRNA-bibliotheek in de MV4-11 AraC R-cellijn (figuur 1B), een suspensiecellijn. Dit protocol kan worden gebruikt om elke gerichte bibliotheek in elke medicijnresistente cellijn naar keuze te screenen. Opgemerkt moet worden dat het transductieprotocol anders zal zijn voor adherente cellen.