Glucosylceramide Synthase Is a Novel Biomarker of Midostaurin-Induced Cytotoxicity in Non-Mutant FLT3 Positive Acute Myeloid Leukemia Cells

Abstract

Amaç: Glukozilseramid sentaz (GSS) tarafından sentezlenen gluko- zilseramid (GS) birçok kanser türünde hücre yaşamını ve proliferas- yonunu sağlamaktadır. Ancak, mutant olmayan Fms-benzeri tirozinkinase 3 (FLT3) pozitif akut miyeloid lösemi (AML) patogenezindekirolü açıklanmamıştır. Çoklu kinaz inhibitörü olan midostaurin mu- tant FLT3 AML tedavisinde etkili olmasına rağmen mutant olmayanFLT3 pozitif AML’deki klinik etkisi gözden kaçırılmıştır. Bu çalışmada,midostaurinin GSS inhibitörü ile kombinasyonunun yabanıl tip FLT3ifadesine sahip AML hücrelerindeki etkisinin belirlenmesi ve mole- küler mekanizmalarının açıklanması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: Midostaurin, PDMP (GSS inhibitörü) ve kombi- nasyonların THP1 hücreleri üzerindeki sitotoksik ve sitostatik etki- leri sırasıyla MTT testi ve PI boyaması ile akım sitometri kullanılarakbelirlenmiştir. Kombinasyon indeksleri (CI) Calcusyn programı ilehesaplanmıştır. GSS ifadesi western blot ile belirlenmiştir.Bulgular: Midostaurin GSS ifadesini baskılamıştır. FLT3 ve GSS’ınbirlikte inhibe edilmesi kontrolle karşılaştırıldığında hücre çoğal- masını baskılamıştır. Kombinasyonlar sinerjistik sitotoksik etki gös- termiştir (CI<1). Kombinasyon hücre döngüsünün G2/M fazındakihücre populasyonunu arttırmıştır. Sonuç: Mutant olmayan FLT3 AML’de GSS inhibisyonunun midosta- urin’in etkisini arttırdığı saptanmıştır. Detaylı mekanizma çalışmalarıyapıldıktan sonra kombinasyon tedavisinin midostaurin’in sınırlıklinik kullanımını arttırması açısından yeni bir yaklaşım olabileceğidüşünülmektedir.Objective: Glucosylceramide (GC) synthesized by glucosylce- ramide synthase (GCS) favors cell survival and proliferation inmany cancers. However, it’s role in Fms-like tyrosine kinase 3 (FLT3)non-mutant Acute Myeloid Leukemia (AML) pathogenesis is notclarified. Midostaurin, a multi-kinase inhibitor, clinically benefitsFLT3-mutated AML, however, its clinical efficacy is under-estimat- ed in FLT3 non-mutant AML. This study aimed to investigate theefficacy of combination of midostaurin with GCS inhibitor in FLT3AML cell carrying wild-type FLT3 and the underlying molecularmechanisms. Material and Method: Cytotoxic and cytostatic effects of mido- staurin, PDMP (GCS inhibitor) alone and in combination on THP1cells were determined by MTT assay and flow cytometric propidi- um iodide (PI) staining, respectively. Calcusyn software was used tocalculate combination indexes (CIs). GCS expression was checkedby western blot.Results: Midostaurin downregulated GCS. Simultaneous inhibi- tion of FLT3 and GCS resulted in suppression of cell proliferation ascompared to untreated control. Combinations showed synergisticcytotoxic effects (CI<1). Co-treatments increased cell cycle popula- tion at G2/M phase. Conclusion: Inhibition of GCS enhances the efficacy of midostau- rin in FLT3 non-mutant AML, which could be a novel therapeuticapproach to increase midostaurin’s limited usage in the clinic afterdetailed mechanistic studies.