Increasing treatment efficacy by drug repositioning in acute lymphoblastic leukemia

Abstract

Akut lenfoblastik lösemi (ALL), hastalığın ilerlemesine katkıda bulunan çeşitli genetik anormalliklerle işaretlenmiş, önemli ölçüde heterojenliği ile tanınmaktadır. Baskın alt tip olan Philadelphia pozitif ALL (Ph+ ALL), BCR/ABL translokasyonu ile karakterize olup hastalığı yüksek riskli ve agresif hale getirir. İmatinib mesilat, tirozin kinaz inhibitörü (TKI) olarak, Ph+ ALL'nin tedavisinde etkili olmuştur. Fakat, dikkate değer etkisine rağmen, sürdürülebilir terapötik başarıya ulaşması, TKI direncinin ortaya çıkması nedeniyle zorlaşmaktadır. Bu nedenle, ALL tedavisi için alternatif sunabilecek hedeflerin belirlenmesi konusunda acil bir ihtiyaç bulunmaktadır. Bu tez, ilaçların yeniden konumlandırılması yoluyla yenilikçi ve etkili bir tedavi stratejisi önermeyi amaçlamaktadır. Çalışma, hastalık ilerlemesi ile ilişkilendirilen DEG'leri belirlemek amacıyla ALL ve Ph (+) ALL ile ilgili transkriptom veri setlerinin kapsamlı bir analizini içermektedir. Araştırma ALL için Maytansin ve İzoprenalin, Ph(+) ALL için Glipizid ve Desipramin'in terapötik müdahale için potansiyel adaylar olduğu belirlenmiştir. Seçilen ilaçların hem ALL (Jurkat) hem de Ph(+) ALL (SUP-B15) hücre hatları üzerindeki in vitro sitotoksik etkilerini doğrulamak için MTT ve Trypan blue deneyleri yapılmıştır. Ayrıca sitotoksik aktiviteye sahip olduğu belirlenen ilaçların hücreler üzerindeki apoptotik etkileri Annexin/FITC ikili boyama yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Bununla birlikte, Imatinib dirençli SUP-B15/R hücrelerinde Imatinib direncinin Desipramin ve Glipizid'in sitotoksik ve apoptotik aktiviteleri üzerineki etkisi belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre, belirlenen tüm ilaçların hücreler üzerinde sitotoksik ve apoptotik etkiler gösterdiği görülmüştür. Ayrıca, hem SUP-B15 hem de SUP-B15/R hücrelerinde İmatinib ile sinerjik dozlar elde edilmiştir. Sonuç olarak, sitotoksik ve apoptotik etkileri belirlenen yeniden konumlandırılmış ilaçların, hem Ph (-) ALL hem de Ph (+) ALL hastalarında tedavi etkinliğini artırarak sağkalım oranını artırma yolunu açabileceği düşünülmektedir.

Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is recognized for its heterogeneity, and diverse genetic abnormalities contributing to disease progression. The predominant subtype, high-risk and aggressive Philadelphia positive ALL (Ph+ ALL), is characterized by BCR/ABL translocation. Imatinib mesylate, a tyrosine kinase inhibitor (TKI), has been pivotal in treating Ph+ ALL. However, achieving sustainable therapeutic success is made difficult by TKI resistance. Therefore, there is an urgent need to identify targets that offer alternative ALL treatments. This thesis aims to propose a novel treatment strategy through drug repositioning, using a comprehensive analysis of transcriptome datasets of ALL and Ph(+) ALL to identify DEGs associated with disease progression. The research revealed Maytansine and Isoprenaline for ALL, and Glipizide and Desipramine for Ph(+) ALL as potential candidates for therapeutic intervention. MTT and Trypan blue assays were performed to confirm the cytotoxic effects of these drugs on both ALL (Jurkat) and Ph+ ALL (SUP-B15) cell lines. Additionally, the apoptotic effects of these drugs have been determined using Annexin/FITC dual staining. Furthermore, tests were conducted on Imatinib-resistant SUP-B15/R cells to determine the impact of Imatinib resistance on the cytotoxic and apoptotic effects of Desipramine and Glipizide. According to results, all the drugs have exhibited cytotoxic and apoptotic effects on the cells. Additionally, synergistic doses with Imatinib were obtained in both SUP-B15 and SUP-B15/R cells. As such, the repositioned drugs, whose cytotoxic and apoptotic effects have been detected, may pave the way to increase the survival rate by increasing the treatment effectiveness in both Ph (-) ALL and Ph (+) ALL patients.