Modulation of hypoxia-inducible factors as a therapeutic target for multiple myeloma
Modulazione della regolazione ipossica come target terapeutico del Mieloma Multiplo
Creators: name: Perrone, Giulia <1978>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2012
Subjects: MED/15 Malattie del sangue

description: Hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1α) plays a critical role in survival and is associated with poor prognosis in solid tumors. The role of HIF-1α in multiple myeloma  is not completely known.
In the present study, we explored the effect of EZN2968, an locked nucleic acid antisense oligonucleotide against HIF-1α, as a molecular target in MM. 
A panel of MM cell lines and primary samples from MM patients were cultured in vitro in the presence of EZN2968 .
Under normoxia culture condition, HIF-1α mRNA and protein expression was detectable in all MM cell lines and in CD138+ cells from newly diagnosed MM patients samples. Significant up-regulation of HIF-1α protein expression was observed after incubation with IL6 or IGF-I, confirming that HIF-1α can be further induced by biological stimuli. EZN2968 efficiently induces a selective and stable down-modulation of HIF-1α  and decreased the  secretion of VEGF released by MM cell. Treatment with EZN2968 gave rise to a progressive accumulation of cells in the S and subG0 phase. The analysis of p21, a cyclin-dependent kinase inhibitors controlling cell cycle check point, shows upregulation of protein levels. These results suggest that HIF-1α inhibition is sufficient for cell cycle arrest in normoxia, and for inducing an apoptotic pathways.. In the presence of bone marrow microenvironment, HIF-1α inhibition blocks MAPK kinase pathway and secretion of pro-surviaval cytokines ( IL6,VEGF,IL8) 
In this study we provide evidence that HIF-1α, even in the absence of hypoxia signal, is expressed in MM plasma cells and further inducible by bone marrow milieu stimuli; moreover its inhibition is sufficient to induce a permanent cell cycle arrest. Our data support the hypothesis that HIF-1α inhibition may suppress tumor growth by preventing proliferation of plasma cells through p21 activation and blocking pro-survival stimuli from bone marrow microenvironment.
description: Nonostante l’introduzione nella terapia del mieloma multiplo (MM) di nuovi farmaci, quali inibitori del proteasoma ed agenti immunomodulanti come talidomide e lenalidomide, il MM è a tutt’oggi una malattia incurabile, e nuove strategie terapeutiche sono necessarie per migliorare la risposta alla terapia e superare le resistenze indotte del trattamento. In questo ambito, l’evidenza di una dis-regolazione di geni coinvolti nella risposta ipossica ha aperto la possibilità di testare l’attività antineoplastica di specifici inibitori di fattori di trascrizione coinvolti nella regolazione dell’ipossia identificando una nuova classe terapeutica che attualmente è in fase di sperimentazione clinica in pazienti con neoplasie solide. Recenti studi hanno suggerito che Hypoxia inducible factor 1 α (HIF1-α) sia coinvolto nella patogenesi del MM. 
Obiettivo del nostro studio è stata la valutazione del ruolo biologico e terapeutico di inibitori di HIF1-α nel mieloma multiplo (MM). Lo studio è stato effettuato su linee cellulari e su campioni biologici di pazienti affetti da MM tramite l’utilizzo di  metodiche standard di analisi di laboratorio quali saggi di tossicità e proliferazione cellulare, analisi citofluorimetrica, studi di proteomica e biologia molecolare, saggi d funzionalità mitocondriale e microscopia elettronica.
L’inibizione dell’espressione di HIF1-α, che nelle linee di MM (MM1S, U266, OPM2, RPMI8226) è costituzionalmente espresso ed ulteriormente inducibile determina una riduzione della sopravvivenza, superando inoltre il vantaggio proliferativo indotto dal microambiente midollare, con induzione della morte cellulare per necrosi ed attivazione dell’ ER stress come principale meccanismo di risposta. Associata all’inibizione di HIF1-α è stata osservata macroscopicamente una alterazione sia della morfologia cellulare che di alcuni organuli citoplasmatici, fra cui il reticolo endoplasmatico e i mitocondri che sono stati ulteriore oggetto di studio.
In conclusione, l’inibizione di HIF1-a in vitro determina una alterazione della omeostasi cellulare nelle linee di mieloma multiplo e suggerisce quindi un suo ruolo come target per la terapia del mieloma.