Role of PIM oncogenes in the biology and chemoresistance of aggressive lymphomas

• Název práce v češtině: Role onkogenů PIM v biologii a chemoresistenci agresivních lymfómů
• Název v anglickém jazyce: Role of PIM oncogenes in the biology and chemoresistance of aggressive lymphomas
• Akademický rok vypsání: 2016/2017
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Vedoucí / školitel: prof. MUDr. Pavel Klener, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem, čeká na schválení garantem
• Datum přihlášení: 15.11.2016
• Datum zadání: 01.12.2016
• Datum odevzdání elektronické podoby: 28.04.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 28.05.2019
• Oponenti: doc. RNDr. Jiří Petrák, Ph.D.

Předběžná náplň práce

B-buněčný nehodkinské lymfomy (B-NHL) představují nejčastější hematologické malignity na západní polokouli. Agresivní B-NHL představují heterogenní skupinu lymfomů s různou patofyziologií, terapií a prognózou. Přes značné zlepšení výsledků za posledních 20 let řada pacientů prodělá návrat (relaps) choroby či je na léčbu primárně refrakterní. Proto je nutné hledat nové léčebné přístupy. Onkogeny PIM tvoří rodina serin-threoninových kináz učastnících se procesu maligního zvratu, zvýšeného přežívání buněk a chemoresistence. PIM onkogeny patří mezi geny běžně mutované v lymfomech, zejména u tzv. difuzního velkobuněčného B-lymfomu. Inhibitory PIM kináz nedávno ukázaly svůj protinádorový potenciál v léčbě vybraných typů pevných nádorů a hematologických malignit [1-5].
Cílem předkládané diplomové práce je komplexně analyzovat roli PIM1/2/3 onkogenů v biologii agresivních lymfomů včetně difuzního velkobuněčnécho lymfomu, lymfomu buněk pláště, Burkittova lymfomu a T-buněčných lymfomů. Důležitou součástí práce bude testování inhibitoru PIM onkogenů s názvem AZD1208 jako experimentální léčebné strategie. Bude zkoumat expresi a funkci PIM1/2/3 v lymfomových buněčných liniích i v primárních buňkách včetně imunohostochemické analýzy uzlin získaných od pacientů při diagnóze a při progresi onemocnění. Budeme analyzovat změny exprese PIM1/2/3 (knock-downu a nebo knock-out) na přežívání, buněčný cyklus a proliferaci lymfomových buněk. Pokusíme se zmapovat molekulární změny vyvolané down-regulací PIM nebo cílenou inhibicí pan-PIM inhibitorem AZD1208. Hodláme také testovat portinádorovou účinnost kombinované léčby AZD1208 spolu s dalšími, v současnosti používanými cytostatiky (cytarabine, gemcitabine, cisplatin), cílenými léčivy (anti-BCL2 venetoclax, anti-BTK ibrutinib) nebo experimentálními protilymfomovými látkami (např. inhibitory MYC odvozené v Ústavu organické chemie dr. Telým). Kombinace účinné in vitro budou testovány in vivo na xenograftech odvozených od pacientů s agresivními lymfomy (tzv. patient-derived xenografts). Práce přispěje k objasnění role PIM1/2/3 v biologii agresivních lymfomů a možnosti využití inhibice PIM onkogenů v terapii relabovaných či refrakterních forem těchto agresivních hematologických malignit.

[1] Peters, T. L.; Li, L.; Tula-Sanchez, A. A.; Pongtornpipat, P.; Schatz, J. H., Control of translational activation by PIM kinase in activated B-cell diffuse large B-cell lymphoma confers sensitivity to inhibition by PIM447. Oncotarget 2016.
[2] Paino, T.; Garcia-Gomez, A.; Gonzalez-Mendez, L.; San Segundo, L.; Hernandez-Garcia, S.; Lopez-Iglesias, A. A.; Algarin, E. M.; Martin-Sanchez, M.; Corbacho-Gonzalez, D.; Ortiz-de-Solorzano, C.; Corchete, L.; Gutierrez, N. C.; Mateos, M. V.; Garayoa, M.; Ocio, E. M., The novel pan-PIM kinase inhibitor, PIM447, displays dual anti-myeloma and bone protective effects, and potently synergizes with current standards of care. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research 2016.
[3] Horiuchi, D.; Camarda, R.; Zhou, A. Y.; Yau, C.; Momcilovic, O.; Balakrishnan, S.; Corella, A. N.; Eyob, H.; Kessenbrock, K.; Lawson, D. A.; Marsh, L. A.; Anderton, B. N.; Rohrberg, J.; Kunder, R.; Bazarov, A. V.; Yaswen, P.; McManus, M. T.; Rugo, H. S.; Werb, Z.; Goga, A., PIM1 kinase inhibition as a targeted therapy against triple-negative breast tumors with elevated MYC expression. Nature medicine 2016, 22 (11), 1321-1329.
[4] Braso-Maristany, F.; Filosto, S.; Catchpole, S.; Marlow, R.; Quist, J.; Francesch-Domenech, E.; Plumb, D. A.; Zakka, L.; Gazinska, P.; Liccardi, G.; Meier, P.; Gris-Oliver, A.; Cheang, M. C.; Perdrix-Rosell, A.; Shafat, M.; Noel, E.; Patel, N.; McEachern, K.; Scaltriti, M.; Castel, P.; Noor, F.; Buus, R.; Mathew, S.; Watkins, J.; Serra, V.; Marra, P.; Grigoriadis, A.; Tutt, A. N., PIM1 kinase regulates cell death, tumor growth and chemotherapy response in triple-negative breast cancer. Nature medicine 2016, 22 (11), 1303-1313.
[5] Merkel, A. L.; Meggers, E.; Ocker, M., PIM1 kinase as a target for cancer therapy. Expert opinion on investigational drugs 2012, 21 (4), 425-36.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

B-cell non Hodgkin lymphomas (B-NHL) represent the most common types of hematologic malignancies. Aggressive B-NHL include heterogeneous group of lymphomas with diverse pathophysiology, therapy and prognosis. Despite significant improvement in the outcome achieved in recent 20 years new drugs and novel treatment approaches are needed for relapsed / refractory (R/R) diseases. PIM oncogenes comprise a family of serine-threonine kinases involved in promotion of cancer cell survival and chemoresistance. PIM oncogenes belong to commonly mutated genes in lymphoma. Recently, PIM inhibitors have demonstrated antitumor efficacy in various solid cancers and hematologic malignancies including lymphomas[1-5].
The goal of the current project is to analyze the role of PIM1, 2, 3 oncogenes in the biology and chemoresistance of aggressive lymphomas, including diffuse large B-cell lymphomas, mantle cell lymphomas, Burkitt lymphomas and T-cell lymphomas. We will analyze the expression and function of PIM1, 2, 3 in lymphoma cell lines and primary lymphoma samples including immunohistochemistry analysis of paraffin-embedded lymph node sections obtained from patients at diagnosis and at disease progression. We plan to assess the impact of targeted knock-down and/or knock out of PIM1, 2, and 3 on survival, cell cycle and proliferation rate of lymphoma cells using established lymphoma cell lines, and cell clones with manipulated expression of PIM 1, 2, 3. We will identify molecular pathways impacted by targeted downregulation of PIM1, 2, 3, as well as pathways induced or suppressed by a highly specific pan-PIM inhibitor AZD1208. Last, but not least, we will in vitro test antilymphoma activity of rational combinatorial treatment approaches of AZD1208 and currently used cytostatics (cytarabine, gemcitabine, cisplatin), targeted agents (anti-BCL2 venetoclax, anti-BTK ibrutinib) or experimental agents (inhibitors of MYC). The in vitro effective combinations will be assessed in vivo using patient-derived xenograft models of aggressive lymphomas. This study will clarify prognostic and therapeutic potential of PIM inhibitors in the therapy of aggressive lymphomas.

[1] Peters, T. L.; Li, L.; Tula-Sanchez, A. A.; Pongtornpipat, P.; Schatz, J. H., Control of translational activation by PIM kinase in activated B-cell diffuse large B-cell lymphoma confers sensitivity to inhibition by PIM447. Oncotarget 2016.
[2] Paino, T.; Garcia-Gomez, A.; Gonzalez-Mendez, L.; San Segundo, L.; Hernandez-Garcia, S.; Lopez-Iglesias, A. A.; Algarin, E. M.; Martin-Sanchez, M.; Corbacho-Gonzalez, D.; Ortiz-de-Solorzano, C.; Corchete, L.; Gutierrez, N. C.; Mateos, M. V.; Garayoa, M.; Ocio, E. M., The novel pan-PIM kinase inhibitor, PIM447, displays dual anti-myeloma and bone protective effects, and potently synergizes with current standards of care. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research 2016.
[3] Horiuchi, D.; Camarda, R.; Zhou, A. Y.; Yau, C.; Momcilovic, O.; Balakrishnan, S.; Corella, A. N.; Eyob, H.; Kessenbrock, K.; Lawson, D. A.; Marsh, L. A.; Anderton, B. N.; Rohrberg, J.; Kunder, R.; Bazarov, A. V.; Yaswen, P.; McManus, M. T.; Rugo, H. S.; Werb, Z.; Goga, A., PIM1 kinase inhibition as a targeted therapy against triple-negative breast tumors with elevated MYC expression. Nature medicine 2016, 22 (11), 1321-1329.
[4] Braso-Maristany, F.; Filosto, S.; Catchpole, S.; Marlow, R.; Quist, J.; Francesch-Domenech, E.; Plumb, D. A.; Zakka, L.; Gazinska, P.; Liccardi, G.; Meier, P.; Gris-Oliver, A.; Cheang, M. C.; Perdrix-Rosell, A.; Shafat, M.; Noel, E.; Patel, N.; McEachern, K.; Scaltriti, M.; Castel, P.; Noor, F.; Buus, R.; Mathew, S.; Watkins, J.; Serra, V.; Marra, P.; Grigoriadis, A.; Tutt, A. N., PIM1 kinase regulates cell death, tumor growth and chemotherapy response in triple-negative breast cancer. Nature medicine 2016, 22 (11), 1303-1313.
[5] Merkel, A. L.; Meggers, E.; Ocker, M., PIM1 kinase as a target for cancer therapy. Expert opinion on investigational drugs 2012, 21 (4), 425-36.