Preclinical evaluation of bh3-mimetics targeting mcl-1 (s63845) and bcl-2 (venetoclax) in multiple myeloma

Resumen

El mieloma múltiple (MM) es una neoplasia hematológica caracterizada por la proliferación de células plasmáticas clonales en la médula ósea (MO). Hasta principios de los 1990s, el arsenal terapéutico para el MM estaba limitado a esteroides y agentes alquilantes, siendo la mediana de supervivencia de 2-3 años. La aparición de nuevos fármacos dirigidos, incluidos los agentes inmunomoduladores, los inhibidores del proteasoma, o, más recientemente, los anticuerpos monoclonales, ha prolongado notablemente la supervivencia de los pacientes con MM, alcanzando la mediana los 7-10 años. Sin embargo, sigue siendo una enfermedad incurable y, por tanto, nuevos fármacos con diferentes mecanismos de acción son todavía necesarios. La evasión de la apoptosis se ha postulado como uno de los principales mecanismos por los cuales las células tumorales podrían sobrevivir. A pesar del estrés oncogénico, la inestabilidad genómica y la hipoxia celular presentes en los tumores, las células cancerígenas pueden mantener la vía apoptótica intrínseca inactivada, en parte, mediante la sobre-expresión de proteínas anti-apoptóticas como MCL-1, BCL-2 o BCL-XL. Por este motivo, en los últimos años, muchos laboratorios se han centrado en el desarrollo de fármacos capaces de inhibir estas proteínas, , conocidos como miméticos BH3, con el objetivo de inducir la apoptosis en las células tumorales. Se han publicado resultados prometedores con el mimético BH3 dirigido contra BCL-2 venetoclax en pacientes con MM que albergan la translocación t (11;14). Además, es bien conocido el papel esencial de MCL-1 para la supervivencia de las células MM. El gen que codifica esta proteína anti-apoptótica se encuentra en 1q, una región frecuentemente amplificada en células MM y asociada con un mal pronóstico. Por este motivo, miméticos BH3 dirigidos contra MCL-1, como S63845, también se están empezando a evaluar en esta enfermedad. Teniendo en cuenta estos antecedentes, en esta tesis doctoral se realizó la evaluación preclínica de la inhibición simple y simultánea de MCL-1 y BCL-2 con S63845 y venetoclax en el mieloma múltiple. Confirmamos la actividad anti-tumoral de venetoclax y S63845 en monoterapia sobre las células MM in vitro y ex vivo. Además, observamos que estos fármacos impedían a la interacción de sus proteínas dianas con la proteína pro-apoptótica BIM. Sin embargo, también estimulaban la interacción de las proteínas anti-apoptóticas no inhibidas con BIM, revelando así la existencia de un posible cambio de dependencia como potencial mecanismo de resistencia. Con el objetivo de superar este mecanismo de dependencia, se evaluó la combinación S63845 + venetoclax, la cual resultó altamente eficaz in vitro, ex vivo e in vivo. Por otro lado, debido al papel fundamental que juega el microambiente de la MO en el MM, también se evaluó la resistencia inducida por el estroma a S63845 y al venetoclax mediada por miARN dirigidos contra MCL-1 y BCL-2. S63845 y venetoclax permanecieron activos en presencia del microambiente estromal de la MO, siendo la inhibición de MCL-1, de manera contraria a la inhibición de BCL-2, más efectiva en esas condiciones. De hecho, la expresión de estas proteínas anti-apoptóticas en las células MM se modificaba como consecuencia de su interacción con las células mesenquimales estromales de pacientes con MM (CMEp). Demostramos que estos cambios en la expresión de MCL-1 y BCL-2 estaban mediados por miARN desregulados en las células MM cuando se co-cultivaban con las CMEp. Por último, el estroma del microambiente tumoral también alteró las interacciones entre las proteínas anti-apoptoticas y la proteína pro-apoptótica BIM. Respecto a la combinación S63845 + venetoclax, ésta fue capaz de superar la resistencia mediada por las CMEp. Para finalizar, también estudiamos qué genes podían modular la respuesta a S63845 o venetoclax en las células MM. Para ello, se realizó un cribado de activación de CRISPR a nivel de todo el genoma. Como se esperaba, la sobre-expresión de varios genes codificantes para proteínas anti-apoptóticas distintas a la diana del fármaco utilizado, confería resistencia, mientras que la activación de la transcripción de diferentes genes codificantes para proteínas pro-apoptóticas sensibilizaba a las células tumorales a estos agentes. Además, también se observó que la sobre-expresión de otros genes relacionados con la fisiopatología de la enfermedad, también modificaba la respuesta a S63845 o venetoclax. En general, los datos recopilados en esta tesis doctoral confirmaron la eficacia y mecanismo de acción de S63845 y venetoclax en monoterapia y en combinación. Además, se han identificado factores extrínsecos (como el microambiente de la MO) e intrínsecos (mecanismos potencialmente desarrollados por las propias células tumorales) que modulan la respuesta de las células MM a estos agentes. Por lo tanto, este trabajo de doctorado puede ayudar a determinar aquellos pacientes que probablemente se beneficiarán más de cada uno de estos tratamientos.