The role of Toll-like receptors 4 and 9 in multiple myeloma cell viability and drug sensitivity
Abstract
Myelomatose er en uhelbredelig sykdom karakterisert av tilstedeværelsen av maligne plasmaceller i benmargen, noe som fører til produksjon av monoklonale immunoglobuliner og tap av antistoffvariasjon. Toll-liknende reseptorer (TLRer) er mønstergjenkjenningsreseptorer som gjenkjenner mikrobielle strukturer, og TLRer kan bli uttrykt på myelomceller. Denne studien undersøkte effekten av TLR4- og TLR9-aktivering på viabilitet og medikamentsensitivitet i ulike myelomcellelinjer.
TLR4 og TLR9 mRNA uttrykk ble undersøkt i ulike myelomcellelinjer ved hjelp av RT-qPCR, sammen med deres respons på TLR4- og TLR9-agonister lipopolysakkarid (LPS) og CpG oligodeoksynukleotider (CpG) henholdsvis. CellTiter Glo-analyse ble brukt til å vurdere effektene av disse agonistene på celleviabilitet. Western blot analyse bekreftet oppregulering av pro-overlevelsesgener og endringer i histonmodifikasjoner ved stimulering. Flowcytometri ble brukt til å evaluere effekten av prestimulering på myelomcellers sensitivitet mot bortezomib og evaluere deres overflateuttrykk av plasmacellemarkører.
Studien viste lavt uttrykk av TLR4 og TLR9 mRNA i noen myelomcellelinjer, med manglenderespons til TLR-ligander. RPMI8226-cellelinjen derimot reagerte på TLR-signalering. Når RPMI8226-celler ble stimulert med TLR9-agonist CpG så økte celleoverlevelsen. Denne effekten var TLR9-avhengig, siden CpG behandling ikke hadde noen effekt på RPMI8226-celler med lite uttrykk av TLR9. Videre viste CpG-stimulerte RPMI8226-celler redusert sensitivitet for bortezomib, også mediert av TLR9-signalering. Dessuten oppregulerte stimulering med TLR4- og TLR9-agonister pro-overlevelsesproteiner i RPMI8226-celler, noe som kan forklare økningen i celleoverlevelse og den reduserte medikamentsensitiviteten. CpG-stimulerte RPMI8226-celler viste TLR9-avhengig nedregulering av plasmacellemarkører og histonmodifikasjoner, som støtter en endring av de stimulerte cellene mot en mer umoden plasmacellefenotype.
Oppsummert gir denne studien innsikt i viabilitet og medikamentresistens hos LPS- og CpG-stimulerte myelomceller, og bidrar til forståelsen av potensielle terapeutiske mål for videre undersøkelser. Multiple myeloma is an incurable disease characterized by the presence of cancerous plasma cells in the bone marrow, resulting in the production of monoclonal immunoglobulins and loss of antibody variation. Toll-like receptors (TLRs) are pattern-recognition receptors that recognize microbial structures, and TLRs may be expressed by myeloma cells. In this study, the impact of TLR activation on the cell viability and drug sensitivity of multiple myeloma cells was investigated.
TLR4 and TLR9 mRNA expression was examined in various myeloma cell lines using RT-qPCR, along with their response to TLR4 and TLR9 agonists lipopolysaccharide (LPS) and CpG oligodeoxynucleotides (CpG), respectively. CellTiter Glo assay was used to assess the effects of these agonists on cell viability. Western blot analyses were used to validate the upregulation of pro-survival genes and to evaluate changes in histone modifications upon stimulation. Flow cytometry was used to evaluate the influence of TLR stimulation on myeloma cell sensitivity to bortezomib and to evaluate their cell surface expression of plasma cell markers.
The study revealed low TLR4 and TLR9 mRNA expression in some myeloma cell lines, with a lack of response to TLR ligands. The RPMI8226 cell line, on the other hand, responded to TLR-signaling. When RPMI8226 cells were stimulated with the TLR9 agonist CpG, cell viability was increased. This effect was dependent on TLR9, since CpG treatment had no effect on RPMI8226 cells that were depleted of TLR9. Further, CpG-stimulated RPMI8226 cells displayed reduced sensitivity to bortezomib, also mediated by TLR9-signaling. Moreover, stimulation with TLR4 and TLR9 agonists upregulated pro-survival proteins in RPMI8226 cells, which may explain the increase in cell viability and the reduced drug sensitivity. CpG-stimulated RPMI8226 cells showed TLR9-dependent downregulation of plasma cell markers and histone modifications, in support of a change of the stimulated cells towards a more immature plasma cell phenotype.
In summary, this study provides insights into the viability and drug resistance of LPS- and CpG-stimulated multiple myeloma cells, contributing to the identification of potential therapeutic targets for further investigation.