Investigating synergistic mechanisms of the novel polyamine inhibitor combination MDL 72527+DA+AMXT-1501 as a treatment strategy to eradicate relapse in neuroblastoma

Abstract

[ES] El neuroblastoma (NB) de alto riesgo se caracteriza por su elevada tasa de recaídas, principalmente debido a su resistencia a los tratamientos convencionales, y las células madre tumorales (CSCs) se sabe que juegan un papel clave en esto. Por otra parte, estudios recientes han demostrado que las poliaminas, una molécula orgánica esencial en prácticamente todos los organismos vivos, presentan un metabolismo alterado en cáncer, con las CSCs presentando niveles de poliaminas más elevados que las células cancerosas, y estas últimas unos niveles más elevados que las células no neoplásicas. Por tanto, este estudio tiene el objetivo de aprovechar estas diferencias en los niveles de poliaminas para investigar la eficacia de un inhibidor de poliaminas novedoso, N1,N4-bis(2,3-butadienyl)-1,4-butanediamine (MDL 72527) + diminazene aceturate (DA) + D-Lys(C16acyl)-Spm (AMXT-1501), para erradicar las células resistentes a la quimioterapia y las CSCs. Además, este estudio también tiene como objetivo identificar si las diferencias en los niveles de poliaminas se mantienen en líneas celulares de NB con tal de explicar los efectos de nuestra novedosa combinación de inhibidores de poliaminas. Usando ensayos clonogénicos y CellTiter.Glo, la triple combinación demostró una marcada inhibición de formación de colonias y de viabilidad celular en las dos líneas celulares de NB estudiadas. Además, análisis western mostraron que MDL 72527+DA+AMXT-1501 no tuvo ningún efecto significativo sobre los niveles de ornithine decarboxylase (ODC) ni de cleaved poly-ADP ribose polymerase (cPARP) en ninguna de las dos líneas celulares estudiadas, indicando que este no activa ningún mecanismo de compensación y que la muerte celular observada sigue una vía independiente de cPARP. Además, a diferencia de nuestra hipótesis inicial, cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (LC-MS) mostró que los niveles de poliaminas basales eran superiores en las líneas celulares no neoplásicas que en las líneas celulares neoplásicas de NB, lo que sugiere que la clave para entender el funcionamiento de nuestra combinación de fármacos son las diferencias en cómo las células utilizan las poliaminas y no los niveles de poliaminas por si solos. Por tanto, este estudio demuestra la importancia seguir investigando el metabolismo de poliaminas como una diana prometedora para desarrollar terapias exitosas para pacientes con NB de alto riesgo.

[EN] High-risk neuroblastoma (NB) is characterized by its high rate of relapse, mainly due to its resistance to conventional treatments, and cancer stem cells (CSCs) are known to play a key role in this. On the other hand, recent studies have shown that polyamines, an organic molecule essential in almost all living organism, have an altered metabolism in cancer, with CSCs having a higher level of polyamines than cancer cells, and the latter higher than non-neoplastic cells. Therefore, this study aimed to take advantage of these differences in polyamine levels to investigate the efficacy of a novel polyamine inhibitor, N1,N4-bis(2,3-butadienyl)-1,4-butanediamine (MDL 72527) + diminazene aceturate (DA) + D-Lys(C16acyl)-Spm (AMXT-1501) to eradicate chemoresistant cells and CSCs. Moreover, this study also aimed to identify if the differences in polyamine levels were maintained in NB cell lines in order to explain the effects of our novel polyamine inhibitor combination. Using clonogenic and CellTiter-Glo assays, this triple combination demonstrated a marked inhibition of colony formation and cell viability in both NB cell lines tested. Moreover, western analysis showed that MDL 72527+DA+AMXT-1501, had no significant effect neither on ornithine decarboxylase (ODC) nor cleaved poly-ADP ribose polymerase (cPARP) levels in any of both studied cell lines, indicating that no compensatory mechanisms were activated and that the cell death was following a pathway independent of cPARP. Additionally, in contrast to our initial hypothesis, liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS) showed that basal polyamine levels were higher in non-neoplastic than in neoplastic NB cell lines, suggesting that differences in how the cells utilize polyamines and not polyamine levels may be the key to understand the functioning of our drug combination. Therefore, the importance of further studies in polyamine metabolism as a promising target to develop successful therapies for high-risk NB patients has been demonstrated.