Mitochondrial metabolism supports resistance to IDH mutant inhibitors in acute myeloid leukemia

Autor: Lara Gales, Camille Montersino, Marc Conti, Pierre Bories, Courtney D. DiNardo, Brandon Nicolay, Fabien Jourdan, Nicolas Broin, Mohsen Hosseini, Guillaume Cognet, Yves Gibon, Marie Sabatier, Tony Kaoma, Marina Konopleva, Lucille Stuani, Mathilde Gotanègre, Christian Recher, Laurent Fernando, Vera Pancaldi, Nathalie Poupin, Estelle Saland, Jean-Emmanuel Sarry, Joseph R. Marszalek, Andrei Turtoi, Thomas Farge, Feng Wang, Yves Collette, Laurent Le Cam, Madi Y. Cissé, Cédric Cassan, Alexis Hucteau, Claudie Bosc, Natalia Baran, Sebastien Ronseaux, Aliki Zavoriti, François Fenaille, Florence Castelli, Laetitia K. Linares, Evgenia Turtoi, Emeline Chu-Van, Martin Carroll, Pierre-Luc Mouchel, Mary A. Selak, Guillaume Cazals, Emeline Boet, Rémy Castellano, Floriant Bellvert, Norbert Vey, Clément Larrue, Koichi Takahashi, Ambrine Sahal, Sylvain Loric, Jean-Charles Portais
Přispěvatelé: Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse (CRCT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Métabolisme et Xénobiotiques (ToxAlim-MeX), ToxAlim (ToxAlim), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Toulouse Biotechnology Institute (TBI), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM - U1194 Inserm - UM), CRLCC Val d'Aurelle - Paul Lamarque-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM), Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut Paoli-Calmettes, Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), MD Anderson Cancer Center [Houston], The University of Texas Health Science Center at Houston (UTHealth), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Luxembourg Institute of Health (LIH), Biologie du fruit et pathologie (BFP), Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), University of Pennsylvania, Université de Montpellier (UM), Réseau régional de cancérologie Onco-Occitanie, Institut Universitaire du Cancer de Toulouse - Oncopole (IUCT Oncopole - UMR 1037), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Agios Pharmaceuticals, ANR-11-PHUC-0001,CAPTOR,Cancer et Pharmacologie : Projet de Toulouse-Oncopole et de sa Région(2011), ANR-11-LABX-0068,TOUCAN,Analyse intégrée de la résistance dans les cancers hématologiques(2011), ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Paoli-Calmettes, Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Aix Marseille Université (AMU), Pathologies biliaires, fibrose et cancer du foie [CHU Saint-Antoine], Centre de Recherche Saint-Antoine (CRSA), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU), CHU Toulouse [Toulouse]-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), University of Pennsylvania [Philadelphia], Laboratoire de Mesures Physiques, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Toulouse [Toulouse]-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputacion (BSC - CNS), STROMALab, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Etablissement Français du Sang-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Recherche Saint-Antoine (CR Saint-Antoine), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Saint-Antoine [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Saint-Antoine [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), collette, yves, Pôle hospitalier Universitaire Cancer (PHUC) - Cancer et Pharmacologie : Projet de Toulouse-Oncopole et de sa Région - - CAPTOR2011 - ANR-11-PHUC-0001 - PHUC - VALID, Analyse intégrée de la résistance dans les cancers hématologiques - - TOUCAN2011 - ANR-11-LABX-0068 - LABX - VALID, Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation - - METABOHUB2011 - ANR-11-INBS-0010 - INBS - VALID
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Pyridines
[SDV]Life Sciences [q-bio]
Mutant
Aminopyridines
Mice
SCID
Mitochondrion
medicine.disease_cause
Oxidative Phosphorylation
Epigenesis
Genetic
0302 clinical medicine
Piperidines
Mice
Inbred NOD
hemic and lymphatic diseases
Immunology and Allergy
Enzyme Inhibitors
Mice
Knockout
0303 health sciences
Mutation
Oxadiazoles
Chemistry
Triazines
Myeloid leukemia
Isocitrate Dehydrogenase
3. Good health
Mitochondria
[SDV] Life Sciences [q-bio]
Isoenzymes
Leukemia
Leukemia
Myeloid
030220 oncology & carcinogenesis
Doxycycline
Acute Disease
Immunology
Glycine
HL-60 Cells
[SDV.CAN]Life Sciences [q-bio]/Cancer
Article
03 medical and health sciences
Cell Line
Tumor
medicine
Animals
Humans
Epigenetics
Protein kinase B
030304 developmental biology
medicine.disease
Xenograft Model Antitumor Assays
Leukemia & Lymphoma
Metabolism
Drug Resistance
Neoplasm
Cancer cell
Cancer research
Zdroj: Journal of Experimental Medicine
Journal of Experimental Medicine, 2021, 218 (5), pp.e20200924. ⟨10.1084/jem.20200924⟩
Journal of Experimental Medicine, Rockefeller University Press, 2021, 218 (5), ⟨10.1084/jem.20200924⟩
The Journal of Experimental Medicine
ISSN: 0022-1007
1540-9538
DOI: 10.1084/jem.20200924⟩
Popis: Stuani et al. demonstrate that IDH mutant AML cells display an enhanced mitochondrial phenotype, which is not reversed by IDH mutant inhibitors. This study provides a scientific rationale for combinatory mitochondrial-targeted therapies to treat IDH mutant AML patients, especially those unresponsive to or relapsing from IDH mutant inhibitors.
Mutations in IDH induce epigenetic and transcriptional reprogramming, differentiation bias, and susceptibility to mitochondrial inhibitors in cancer cells. Here, we first show that cell lines, PDXs, and patients with acute myeloid leukemia (AML) harboring an IDH mutation displayed an enhanced mitochondrial oxidative metabolism. Along with an increase in TCA cycle intermediates, this AML-specific metabolic behavior mechanistically occurred through the increase in electron transport chain complex I activity, mitochondrial respiration, and methylation-driven CEBPα-induced fatty acid β-oxidation of IDH1 mutant cells. While IDH1 mutant inhibitor reduced 2-HG oncometabolite and CEBPα methylation, it failed to reverse FAO and OxPHOS. These mitochondrial activities were maintained through the inhibition of Akt and enhanced activation of peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1 PGC1α upon IDH1 mutant inhibitor. Accordingly, OxPHOS inhibitors improved anti-AML efficacy of IDH mutant inhibitors in vivo. This work provides a scientific rationale for combinatory mitochondrial-targeted therapies to treat IDH mutant AML patients, especially those unresponsive to or relapsing from IDH mutant inhibitors.
Graphical Abstract
Databáze: OpenAIRE
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