Investigating the effects of inhibiting cytosolic phospholipase A2 alpha in an acute lymphoid leukaemia cell model

Abstract

Leukemi er den vanligste kreftformen blant barn, og tilnærmet 80% av alle tilfellene kategoriseres som akutt lymfatisk leukemi (ALL). ALL representerer en heterogen gruppe av sykdommer uten et identifiserbart genetisk eller miljøbasert opphav, og mangler derfor målrettet behandling. For å utvikle bedre medisiner i behandling av denne omfattende undergruppen av leukemi, er det avgjørende at de underliggende molekylære mekanismene kartlegges.

For å rette oppmerksomhet mot denne viktige problemstillingen har vi undersøkt cytosolisk fosfolipase A2 alfa (cPLA2a) som et nytt terapeutisk mål i T-ALL. Fire cPLA2a inhibitorer (Compounds 1-4 utviklet av Avexxin) som spesifikt inhiberer enzymets fosfolipaseaktivitet, samt én fosfoinositid 3-kinase inhibitor (Buparlisib/ BKM120) ble studert i den pasientderiverte cellelinjen CCRF-CEM. Alle inhibitorene, med unntak av Compound 3, reduserte celleviabiliteten på en doseavhengig måte. Da suboptimale doser av Compound 1 og 3 ble gitt i kombinasjon med suboptimale doser av BKM120, viste det seg at de virker i synergi i følge kombinasjonsindekser beregnet med Bliss Indepedence. Assay som ble gjennomført for å granske celledød etter behandling med inhibitorene antydet at induksjon av apoptose og nekrose var avhengig av serumkonsentrasjonen i mediet. Den manglende evnen til å indusere cellesyklusarrest for cPLA2a samsvarer med nåværende teori om at cPLA2a fremmer cellesyklusarrest uavhengig av sin fosfolipaseaktivitet.

Ved å undersøke bidraget til cPLA2a i dette modellsystemet for T-ALL, ble cPLA2a vist å være et lovende terapeutisk mål. Flere inhibitorer fra Avexxin kan i fremtiden både fungere kjemopreventivt som enkeltkomponenter eller i kombinasjon med etablerte behandlinger. I tillegg viste inhibitorene potensiale som potente terapier i personrettet medisin i T-ALL og andre krefttyper med feilregulering av cPLA2a. Våre data vil kunne bane vei for videre studier som adresserer hvordan behandling spesifikt kan rettes mot essensielle signalveier som regulerer kreftutvikling.

Leukaemia is the most common childhood cancer and approximately 80% of these incidences are categorised as acute lymphoid leukaemia (ALL). ALL represents a heterogeneous group of diseases without an identifiable genetic or environmental cause, and therefore lacks targeted treatment. To develop better treatments for this subtype of leukaemia, the molecular mechanisms at play must be unravelled.

To address this very important issue, we investigated cytosolic phospholipase A2 alpha (cPLA2a) as a novel therapeutic target in T-ALL. Four cPLA2a inhibitors (Compounds 1-4 developed by Avexxin) specifically targeting the phospholipase activity of the enzyme and one phosphoinositide 3-kinase inhibitor (Buparlisib/BKM120) were studied in the patient derived cell line CCRF-CEM. All the agents, except Compound 3, reduced viability in a dose dependent manner. Combinations of suboptimal doses of Compounds 1 and 2 with BKM120 were found to act in synergy according to combination indexes calculated by Bliss Independence. Interestingly, cell death assays suggested that mode of death after treatment with cPLA2a inhibitors and BKM120 were dependent on the serum concentration, regardless of the inhibitors. The inability of the cPLA2a inhibitors to induce cell cycle arrest is in line with the current notion that cPLA2a promote cell cycle arrest independently of its phospholipase activity.

By inspecting the cPLA2a contribution on cell viability and cell cycle progression in this T-ALL model system, cPLA2a was proven to be a promising therapeutic target. Several inhibitors from Avexxin could serve as both chemopreventive single agents or in combination with established treatments in the future. Additionally, the inhibitors showed potential as potent therapeutics in personalised medicine for T-ALL and other cancer types displaying deregulation of cPLA2a. Our data will pave the way for further studies addressing how treatment can be targeted more directly toward essential signalling pathways disrupting cancer progression.