Identification and study of genes differentially expressed by leukemic bone marrow stromal cells

Orientador: Jose Andres YunesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Ciencias MedicasResumo: A leucemia linfóide aguda (LLA) é a neoplasia mais freqüente na infância. As interações dos blastos da LLA com as células do estroma da medula óssea (MO) têm um impacto positivo na sobrevivência das células e resistência a quimioterapia. A LLA estimula as células do estroma da MO que reciprocamente promovem a sobrevivência da leucemia. Para identificar moléculas envolvidas na interação leucemia-microambiente foi realizada análise do perfil de expressão gênica de células mesenquimais (MSC) da MO estimuladas com células primárias da LLA. O estímulo da LLA nas MSC ativou várias quimiocinas próinflamatórias, incluindo CCL2 e IL-8. Os níveis plasmáticos de CCL2 e IL-8 em crianças com LLA ao diagnóstico foram significativamente maiores do que em controles normais. A maioria das amostras de LLA primária expressou transcritos dos receptores de CCL2 e IL-8. Ensaios funcionais in vitro demonstraram que a LLA não é afetada pela adição de CCL2, IL- 8 ou anticorpos neutralizantes. Porém ambas as quimiocinas demonstraram estimular a sobrevivência das MSC em meio sem soro e aumentar sua proliferação em meio com quantidades limitadas de soro. Para explorar o efeito da IL-8 no microambiente da MO leucêmica foi sintetizado um antagonista do receptor CXCR2 da IL-8, denominado SB225002 (N-(2-hydroxy-4-nitrophenyl)-N'-(2-bromophenyl)urea). O SB225002 demonstrou efeito deletério contra as linhagens da LLA (Nalm6, REH, Jurkat, CEM e Molt4). Mas nem todas as linhagens da LLA sensíveis ao SB225002 expressaram o receptor CXCR2, sugerindo que seu mecanismo de ação ocorreria através de receptor alternativo. Recentemente foi descrito que o SB225002 também se liga a outros receptores acoplados a proteína G, dentre eles os receptores da histamina e dos canabinóides. Ambos foram testados in vitro e o receptor CNR2 dos canabinóides demonstra desempenhar função no mecanismo de ação do SB225002. Além disso, para identificar moléculas envolvidas na resposta celular ao SB225002 foi realizada a análise do perfil de expressão gênica de células Jurkat tratadas com SB225002. Eventos celulares de resposta inicial ao SB225002 incluíram (i) ativação de phospho-p44/42 ERK e (ii) ativação de GLIPR1 que demonstrou mediar a indução de morte do SB225002. Em conclusão, este trabalho indica a importância das quimiocinas CCL2 e IL-8 no microambiente da LLA, e demonstra o potencial do SB225002 como agente antileucêmico.Abstract: The interactions of Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) blasts with bone marrow (BM) stromal cells have a positive impact on leukemia cell survival and resistance to chemotherapy. ALL stimulates BM stromal cells, which reciprocally promote leukemia cell survival. To identify molecules critically involved in leukemia-microenvironment crosstalk, we performed gene expression profiling analyses of primary BM mesenchymal stem cells (BMMSC) following stimulation by primary ALL cells. Leukemia stimulation of BMMSC up regulated the expression of several inflammatory chemokines, including CCL2 and IL-8. Secretion of these molecules was confirmed by ELISA assays of in vitro co-culture experiments and in BM plasma samples from pediatric ALL patients. Most primary ALL samples were found to express mRNA for CCL2 and IL-8 receptors. In vitro functional studies revealed that primary ALL cells co-cultured with BMMSC were not affected by addition of CCL2, IL-8 or neutralizing antibodies to these chemokines. On the other hand, both chemokines were found to enhance BMMSC survival in serum-free medium and to increase their proliferation in serum-starved conditions. To further explore the effect of IL-8 in the ALL-BM microenvironment the CXCR2 -IL-8 receptor-antagonist SB225002 ( N - ( 2 - hydroxyl - 4 - nitrophenyl ) - N' - ( 2 - bromophenyl ) urea) was synthesized. SB225002 had a deleterious effect against ALL cell lines (Nalm6, REH, Jurkat, CEM, and Molt4). Suprisingly, not all the ALL cells lines that were sensitive to SB225002 expressed CXCR2 receptor. This find suggested that the SB225002's mechanism of action occurred through a different receptor. SB225002 was recently described to also bind histamine and cannabinoid receptors that were investigated in ALL and the CNR2 cannabinoid receptor demonstrated to play a role in SB225002 mechanism of action. To identify molecules involved in the cellular effects promoted by SB225002, gene expression profiling analyses was performed of Jurkat cells treated with SB225002. Early cellular effects enhanced by SB225002 included (i) activation of phospho-p44/42 ERK and (ii) up regulation of GLIPR1 that shown to mediate SB225002-induced apoptosis. In conclusion, this work support a significant role for the chemokines CCL2 and IL-8 in the ALL-BM microenvironment, and demonstrate SB225002's therapeutic potential.DoutoradoCiencias BiomedicasDoutor em Ciências Médica