Investigation of the response of bone marrow stromal cells to a selective BCL-2 protein inhibitor

Aktywność białka BCL-2 wykazującego właściwości anty-apoptotyczne jest kluczowa w regulacji apoptozy i dla zachowania homeostazy organizmu. Nadekspresja białka BCL-2 jest jedną z przyczyn powstawania nowotworów hematologicznych, takich jak białaczki i skutkuje ich opornością na leki, dlatego białko to stanowi ważny cel terapeutyczny. W ostatnich latach prowadzone są badania nad nową grupą leków, określanych jako mimetyki BH3. Wśród nich inhibitor ABT-199 (wenetoklaks) wykazuje wysoką selektywność do białka BCL-2 i hamuje jego funkcję, tym samym promuje śmierć komórek nowotworowych. Badania przedkliniczne i kliniczne potwierdzają jego działanie przeciwnowotworowe, jednakże jego stosowanie wiąże się z wystąpieniem skutków ubocznych między innymi w postaci neutropenii i trombocytopenii. Jak dotąd przeprowadzono szereg badań nad aktywnością proapoptotyczną ABT-199 w komórkach nowotworowych, natomiast niewiele jest danych dotyczących jego wpływu na komórki prawidłowe. Komórki podścieliska szpiku kostnego (BMSCs) spełniają kluczową rolę w przebiegu hematopoezy oraz utrzymywaniu komórek krwiotwórczych w niszy szpikowej, jednakże ich działanie przyczynia się również do większej oporności komórek białaczkowych na terapie, dlatego w niniejszych badaniach postanowiono sprawdzić odpowiedź prawidłowych komórek podścieliska szpiku kostnego na działanie ABT-199. W tym celu przeprowadzono badania w warunkach in vitro na komórkach podścieliska szpiku kostnego linii HS-5. Wpływ ABT-199 na żywotność komórek określono za pomocą testu PrestoBlue. Indukowanie apoptozy w komórkach HS-5 określono przy użyciu testu aneksyna V/jodek propidyny oraz testu na aktywność kaspazy-3/7. Uzyskane wyniki wskazują, iż wenetoklaks powoduje zależny od stężenia spadek żywotności komórek HS-5 oraz wzrost indukcji apoptozy. Co istotne, aktywność pro-apoptotyczną ABT-199 w komórkach HS-5 obserwowano w stężeniach dużo wyższych od stężeń, które wykorzystuje się do określenia jego aktywności przeciwnowotworowej. Uzyskane wyniki sugerują, iż możliwe jest zastosowanie terapeutyczne wenetoklaksu w dawkach, które nie spowodują uszkodzenia BMSCs, co wymaga dalszych badań.

The activity of the BCL-2 protein, which exhibits anti-apoptotic properties, is crucial for regulating apoptosis and maintaining organism homeostasis. Overexpression of the BCL-2 protein is one of the causes of the development of hematological cancers, such as leukemias, and results in their drug resistance. Therefore, this protein represents an important therapeutic target. In recent years, research has focused on a new class of drugs known as BH3 mimetics. Among them, the inhibitor ABT-199 (venetoclax) demonstrates high selectivity for the BCL-2 protein, inhibiting its function and promoting the death of cancer cells. Preclinical and clinical studies confirm its anti-tumor activity, although its use is associated with the occurrence of side effects, including neutropenia and thrombocytopenia. While much research has been conducted on the pro-apoptotic activity of ABT-199 in cancer cells, there is limited data regarding its impact on normal cells. Bone marrow stromal cells (BMSCs), which play a crucial role in hematopoiesis and maintaining hematopoietic cells in the marrow niche, also contribute to drug resistance in leukemia cells. Therefore, this study aimed to investigate the response of normal BMSCs to ABT-199. For this purpose, in vitro studies were conducted on bone marrow stromal cells of the HS-5 line. The effect of ABT-199 on cell viability was assessed using the PrestoBlue assay. Apoptosis induction in HS-5 cells was evaluated using annexin V/propidium iodide staining and caspase-3/7 activity assay. The obtained results indicate that venetoclax causes to concentration-dependent decreases in HS-5 cell viability and increased apoptosis induction. Importantly, the pro-apoptotic activity of ABT-199 in HS-5 cells was observed at concentrations much higher than those used to determine its anti-tumor efficacy. The obtained results suggest that it is possible to use venetoclax therapeutically at doses that will not damage BMSCs, which requires further studies.