Academic literature on the topic 'B-cell malignancie'

Non-Hodgkin’s lymphoma (NHL) is a group of B-cell malignancies that is the 5th most common cancer in males and the 4th most common cancer in females. Three of the four most common histological subtypes of NHL are Diffuse Large B-cell Lymphoma (DLBCL), Follicular Lymphoma (FL) and B-cell Chronic Lymphocytic Leukemia (B-CLL), which together make up over 60% of NHL cases. These diseases vary in both aetiology and aggressiveness, with patient prognosis predicted using indices that rely on biological surrogates in order to predict disease behavior. This results in a large degree of heterogeneity within prognostic groups, with some high-risk patients demonstrating long survival and low-risk patients undergoing rapid transformation and succumbing to an early death. The use of molecular profiling allows interrogation of genetic and transcriptional features of tumor samples that are directly indicative of cellular mechanisms of disease pathogenesis. This is therefore an attractive option for more accurately predicting patient prognosis and thereby allowing design of risk-adapted therapeutic regimes in order to increase survival rates. In this work whole-genome gene expression and single nucleotide polymorphism (SNP) microarrays have been employed in order to interrogate the transcriptome and genome of NHL tumor samples. In order to allow informed analysis of genomic data-sets within the context of gene networks, novel bioinformatic methods were required. This work therefore included the development of novel methods for informed analysis of genome-wide SNP microarray data, visualization of the subsequent gene-set enrichment analysis (GSEA) results, as well as bioinformatic methods for mapping loss-of-heterozygosity without the need for patient-matched control samples. Following development, the utility of these genome-wide approaches for the elucidation of pathogenic mechanisms with the use of small sample sizes was investigated by the interrogation of a novel immunodeficiency disorder. This resulted in our characterization of the first described case of immunodeficiency linked with a chromosomal duplication of the IL25 locus at 14q11.2 and an aberrant Th2-switching mechanism. It also provided proof that whole-genome analyses could be used to determine pathogenic mechanisms of disease.<br>Thesis (PhD Doctorate)<br>Doctor of Philosophy (PhD)<br>School of Medical Science<br>Griffith Health<br>Full Text

La importància de la funció de MYC en el càncer (i l’origen del nom de la oncoproteïna) es va descobrir a finals dels 70, amb la identificació de la seqüència del retrovirus aviar causant de la leucèmia mielocítica. Durant més de 40 anys d’investigació, s’ha subratllat la rellevància d’aquesta proteïna en la divisió cel·lular normal i la seva implicació en la transformació tumoral. De fet, una de les primeres connexions entre la sobreexpressió de proto-oncògens (com MYC), reordenaments gènics i el càncer es va fer en el limfoma de Burkitt, la leucèmia mieloide crònica i els plasmacitomes de ratolí. Tenint en compte el paper de MYC en els càncers, sembla òbvia la necessitat de desenvolupar estratègies terapèutiques contra aquesta proteïna. No obstant, dirigir teràpies contra MYC era i segueix sent, un repte, donades les seves propietats úniques: no disposa d’estructura tridimensional, localització nuclear i absència d’un domini enzimàtic. Malgrat aixó, molts estudis han demostrat l’impacte terapèutic potencial de la inhibició de MYC, ja sigui directa o indirectament. En aquesta tesi, descrivim el potencial de la inhibició directa de MYC en el limfoma de Burkitt (BL) i el mieloma múltiple (MM), fent ús de dues estratègies diferents: petites molècules peptidomimètiques i disruptors del complex MYC / MAX / ADN (la mini-proteïna Omomyc i una variant derivada, anomenada variant 26 o V26): - La validació del potencial terapèutic dels peptidomimètics es va fer en col·laboració amb una startup biotecnològica. Tot i la prometedora eficàcia demostrada in vitro, un cop administrats in vivo, els compostos van provocar toxicitat severa local acompanyada de canvis en el comportament dels animals, fet que ens va portar a suspendre aquesta línia d’investigació. - Pel que fa a la validació de la mini-proteïna Omomyc com a estratègia farmacològica per tractar el BL i el MM, aquí vam mostrar la seva eficàcia in vitro i resultats preliminars en un model de peix zebra, on el pretractament amb Omomyc evita la colonització de la medul·la òssia. D’aquesta manera, s’evidencia per primera vegada l’ús potencial d’aquest “candidat a fàrmac” per al tractament de tumors líquids. Els nostres resultats in vivo en ratolins mostren que, tot i que l’administració d’Omomyc com a monoteràpia té una eficàcia limitada (probablement a causa d’un lliurament insuficient de pèptid a les cèl·lules de BL i MM), la seva combinació amb un inhibidor del proteasoma (teràpia estàndard del MM) resulta en efectes sinèrgics tant in vitro com in vivo en models de MM. A més, hem demostrat que l’administració intravenosa de Omomyc encapsulada en liposomes és segura i que aquesta formulació liposomal allarga la vida mitjana d’Omomyc en el sèrum, encara que no aconseguim augmentar l’entrada a les cèl·lules diana. - Per últim, hem caracteritzat la V26, un derivat de Omomyc, dissenyada per millorar la localització nuclear i la capacitat d’escapar dels endosomes. Aquí mostrem que la V26 pot homodimerizar i heterodimerizar amb MAX, a més d’unir-se a l’ADN en qualsevol de les dues formes dimèriques. Tal i com esperàvem, la V26 va mostrar ser més nuclear i va induir mort cellular in vitro. No obstant, també va resultar ser menys soluble que Omomyc, de manera que caldria fer millores en la seva formulació per poder ser utilitzada in vivo. En conjunt, els resultats suggereixen que la mini-proteïna Omomyc, o altres derivats com la V26, poden servir com a base pel disseny de nous fàrmacs anti-MYC pel tractament del BL i del MM. Així mateix, la combinació d’aquests amb les teràpies estàndard podrien constituir una estratègia prometedora, mentre que l’encapsulació en liposomes podria ajudar a resoldre aquells possibles problemes de biodisponibilitat derivats del seu ús in vivo.<br>La importancia de la función de MYC en el cáncer (y el origen del nombre de la oncoproteína) se descubrió a finales de los años 70, con la identificación de la secuencia del retrovirus aviar causante de la leucemia mielocítica. Durante más de 40 años de investigación, se ha subrayado la relevancia de esta proteína en la división celular normal y su implicación en la transformación tumoral. De hecho, una de las primeras conexiones entre la sobreexpresión de proto-oncogenes (como MYC), reordenamientos génicos y el cáncer se hizo en el linfoma de Burkitt, la leucemia mieloide crónica y los plasmacitomas en ratón. Teniendo en cuenta el papel que desempeña MYC en los cánceres, parece obvia la necesidad de desarrollar estrategias terapéuticas contra esta proteína. Sin embargo, dirigir terapias contra MYC era y sigue siendo, un reto, dadas las propiedades únicas que lo caracterizan: su carencia de estructura tridimensional, localización nuclear y ausencia de un "bolsillo" enzimático. A pesar de estas particularidades, muchos estudios han demostrado el impacto terapéutico potencial que tendría la inhibición de MYC, ya sea directa o indirecta. En esta tesis, describimos el potencial de la inhibición directa de MYC en el linfoma de Burkitt (BL) y el mieloma múltiple (MM), usando dos estrategias distintas: pequeñas moléculas peptidomiméticas y disruptores del complejo MYC/MAX/ADN (la mini-proteína Omomyc y una variante derivada, llamada variante 26 o V26): - La validación del potencial terapéutico de los peptidomiméticos se hizo en colaboración con una "startup" biotecnológica. A pesar de la prometedora eficacia demostrada in vitro, los compuestos provocaron toxicidad severa local in vivo, además de cambios en el comportamiento de los animales, que nos llevaron a discontinuar la investigación. - Respecto a la validación de la mini-proteína Omomyc como estrategia farmacológica para tratar el BL y el MM, aquí mostramos su eficacia in vitro y resultados preliminares en un modelo de pez cebra, donde el pretratamiento con Omomyc previene la colonización de la médula ósea. De esta forma, se evidencia por primera vez el uso potencial de este "candidato a fármaco" para el tratamiento de tumores líquidos. Nuestros resultados in vivo en ratones muestran que, aunque la administración de Omomyc como monoterapia tiene una eficacia limitada (probablemente debido a la insuficiente llegada de péptido a las células de BL y MM), su combinación con un inhibidor del proteasoma (terapia estándar del mieloma) resulta en efectos sinérgicos tanto in vitro como in vivo en modelos de mieloma. Además, hemos mostrado que la administración intravenosa de Omomyc encapsulada en liposomas es segura y que dicha formulación liposomal prolonga la vida media de Omomyc en el suero, aunque no conseguimos aumentar la entrada en las células diana. - Por último, hemos caracterizado la V26, un derivado de la mini-proteína Omomyc, diseñada con el objetivo de mejorar la localización nuclear y el escape de los endosomas. Aquí mostramos que, como Omomyc, la V26 puede homodimerizar y heterodimerizar con MAX, además de unirse al ADN en cualquiera de las dos formas diméricas. Como esperábamos, la V26 se mostró más nuclear e indujo muerte celular in vitro. Sin embargo, también resultó ser menos soluble que Omomyc, de forma que sería necesario hacer mejoras en su formulación para poder usarla in vivo. En conjunto, nuestros resultados sugieren que la mini-proteína Omomyc, u otros derivados, como la V26, pueden servir como base para el diseño de nuevos fármacos anti-MYC para el tratamiento del BL y MM. Además, la combinación de éstos con las terapias estándar podrían constituir una estrategia prometedora, mientras que la encapsulación en liposomas podría ayudar a resolver aquellos posibles problemas de biodisponibilidad derivados de su uso in vivo.<br>The importance of MYC function in cancer (and the origin of the oncoprotein's name) was discovered in the late '70s when the sequence of the avian retrovirus that causes myelocytic leukaemia was identified. Since then, over 40 years of unceasing research have highlighted the significance of this protein in regular cell division, and importantly, its involvement in malignant transformation. Indeed, some of the earliest connections between the higher expression of proto-oncogenes (such as MYC), genetic rearrangements and their relation to cancer development were made in Burkitt lymphoma, chronic myeloid leukaemia and mouse plasmacytomas. Given the role of MYC in cancer, the need for the design of therapeutic strategies against it seems obvious. However, targeting MYC was - and somehow, still is - challenging due to its unique properties: lack of defined three-dimensional, structure nuclear localisation and absence of enzymatic pocket. Despite these difficulties, many studies have shown the potential therapeutic impact of direct or indirect MYC inhibition. In this thesis, we outline the potential of direct MYC inhibition in Burkitt lymphoma (BL) and multiple myeloma (MM) making use of 3 different strategies: small molecule peptidomimetics and disruptors of the MYC/MAX/DNA complex (Omomyc mini-protein and the derivative variant 26 or V26): - In the first case, the validation of the peptidomimetics therapeutic potential was done in collaboration with a start-up biotech company. Despite evidencing some promising efficacy in vitro, the compounds displayed severe local toxicity in vivo, accompanied by changes in animal behaviour that prompted us to discontinue the investigation. - Regarding the validation of Omomyc mini-protein as a pharmacological approach in the treatment of BL and MM, we demonstrated in vitro efficacy and showed preliminary results in the prevention of bone marrow homing upon Omomyc pre-treatment in a zebrafish model, indicating, for the first time, the potential use of this drug candidate to treat liquid tumours. Our in vivo data in mice show that, even if the administration of Omomyc as monotherapy has limited efficacy (probably due to insufficient delivery of peptide to BL and MM target cells), the combination with a proteasome inhibitor (the standard of care for myeloma) both in vitro and in vivo displays synergic effects in myeloma models. In addition, we were able to show that intravenous administration of the Omomyc mini-protein encapsulated in liposomes was safe and the liposomal formulation prolonged the serum half-life of the mini-protein, although it did not promote increased penetrance in MM target cells. - Lastly, we characterised V26, a rationally designed derivative of the Omomyc mini-protein, meant to display improved nuclear localisation and endosomal escape. Here we evidenced that, like Omomyc, V26 can homodimerise and heterodimerise with MAX, as well as bind DNA in both dimeric forms. As expected, V26 displayed better nuclear localisation and induced cell death in vitro. However, it also turned out to be less soluble than Omomyc, indicating that it would require further formulation efforts to be used in vivo. Altogether, our results suggest that Omomyc mini-protein itself or other Omomyc-derivatives, like V26, can serve as the backbone for the design of new anti-MYC agents to treat BL and MM. In this context, combination therapy with the standard of care seems to be a promising strategy, while encapsulation in liposomes might help to address potential bioavailability issues that might arise from its use in vivo.

El microambient immune tumoral juga un paper fonamental en les etapes inicials de la formació dels tumors i en la progressió d’aquests. Teràpies dirigides a aquest microambient ofereixen noves opcions terapèutiques i també serveixen per a millorar les teràpies actuals enfront de molts càncers, incloent els que afecten les cèl·lules B. No obstant això, són necessàries més recerques per a entendre en major profunditat els mecanismes d’evasió del sistema immune que afavoreixen la progressió dels tumors i dissenyar immunoteràpies més precises. Els nostres principals objectius són aportar noves evidències sobre mecanismes immunes associats a la progressió tumoral i les bases pre-clíniques per al desenvolupament de noves estratègies terapèutiques amb potencial immunomodulador. Per a això, ens centrem en la leucèmia limfàtica crònica (LLC) i en el limfoma cerebral primari (LCP). Els mecanismes de progressió en LLC des d’estadis inicials no són coneguts íntegrament. Encara que l’adquisició d’alteracions moleculars és escassa suggerint que la LLC no progressa exclusivament per mecanismes d’evolució clonal, encara no s’ha dut a terme una anàlisi exhaustiva del microambient immune que demostri que la progressió sí que pugui deure’s a canvis immunes. Per això, hem realitzat un estudi longitudinal abastant tant els escenaris genètics com immunològics en pacients de LLC sense tractar que han progressat clínicament i en pacients asimptomàtics durant un llarg període de temps. Els nostres resultats mostren que els pacients que progressen experimenten un increment de cèl·lules T CD8+ efectores de memòria i terminalment exhaustes T-betmid/-*EomeshiPDhi a la progressió. Aquest increment no s’observa en els pacients de LLC que no han progressat. A més, les cèl·lules T a la progressió adquireixen un perfil transcripcional diferent. Això va acompanyat d’un augment en les propietats immunosupressores de les cèl·lules leucèmiques a la progressió. Vam demostrar que les cèl·lules de LLC en el moment de la progressió tenen major capacitat d’induir exhaustió tant en cèl·lules T CD8+ de LLC com aquelles procedents d’individus sans, i que ho fan mitjançant un mecanisme dependent de factors solubles que inclou IL-10. Els escassos canvis genètics que trobem després de seqüenciar el exoma dels nostres pacients ens permeten concloure que les variacions immunes que hem identificat són fonamentals per a la progressió de la LLC. El desenllaç dels pacients diagnosticats amb LCP és normalment desfavorable a causa de l’escassetat d’opcions terapèutiques efectives. Les cèl·lules malignes de LCP presenten amb freqüència una desregulació de la via del receptor de la cèl·lula B (de l’anglès, BCR), però la seva inhibició mitjançant ibrutinib mostra respostes molt breus en pacients. No obstant això, la via del BCR també pot bloquejar-se mitjançant la inhibició de la exportina nuclear XPO1 amb selinexor. Selinexor travessa la barrera hemato-encefàlica i ha mostrat activitat en un pacient diagnosticat amb limfoma difús de cèl·lules grans B amb recaiguda en el sistema nerviós central. Per consegüent, decidim avaluar els efectes de selinexor en monoteràpia i combinat amb ibrutinib en models preclínics murinos de LCP. La nostra anàlisi mostra que selinexor bloqueja el creixement tumoral i prolonga la supervivència en un model de ratolí bioluminiscent i la combinació amb ibrutinib prolonga encara més la supervivència. Vam demostrar que els limfomes cerebrals en ratolí estan infiltrats amb macròfags pro-tumorals M2 que expressen PD-1 i SIRPα. A més, el tractament amb selinexor i ibrutinib afavoreix la resposta immune anti-tumoral induint un canvi en la polarització dels macròfags cap a un perfil pro-inflamatori i reduint l’expressió de PD-1 i SIRPα en els macròfags M2 associats al tumor.<br>El microambiente inmune tumoral juega un papel fundamental en las etapas tempranas de la formación de los tumores y en la progresión de éstos. Terapias dirigidas a este microambiente ofrecen nuevas opciones terapéuticas y también sirven para mejorar las terapias actuales frente a muchos cánceres, incluyendo los que afectan a las células B. Sin embargo, son necesarias más investigaciones para entender en mayor profundidad los mecanismos de evasión del sistema inmune que favorecen la progresión de los tumores y diseñar inmunoterapias más precisas. Nuestros principales objetivos son aportar nuevas evidencias sobre mecanismos inmunes asociados a la progresión tumoral y las bases pre-clínicas para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas con potencial inmuno-modulador. Para ello, nos centramos en la leucemia linfática crónica (LLC) y en el linfoma cerebral primario (LCP). Los mecanismos de progresión en LLC desde estadios tempranos no son conocidos en su totalidad. Aunque la adquisición de alteraciones moleculares es escasa sugiriendo que la LLC no progresa exclusivamente por mecanismos de evolución clonal, todavía no se ha llevado a cabo un análisis exhaustivo del microambiente inmune que demuestre que la progresión sí pueda deberse a cambios inmunes. Por ello, hemos realizado un estudio longitudinal abarcando tanto los escenarios genéticos como inmunológicos en pacientes de LLC sin tratar que han progresado clínicamente y en pacientes asintomáticos durante un largo periodo de tiempo. Nuestros resultados muestran que los pacientes que progresan experimentan un incremento de células T CD8+ efectoras de memoria y terminalmente exhaustas T-betmid/-EomeshiPDhi a la progresión. Este incremento no se observa en los pacientes de LLC que no han progresado. Además, las células T a la progresión adquieren un perfil transcripcional diferente. Esto va acompañado de un aumento en las propiedades inmunosupresoras de las células leucémicas a la progresión. Demostramos que las células de LLC en el momento de la progresión tienen mayor capacidad de inducir exhaustión tanto en células T CD8+ de LLC como aquellas procedentes de individuos sanos, y que lo hacen mediante un mecanismo dependiente de factores solubles que incluye IL-10. Los escasos cambios genéticos que encontramos tras secuenciar el exoma de nuestros pacientes nos permiten concluir que las variaciones inmunes que hemos identificado son fundamentales para la progresión de la LLC. El desenlace de los pacientes diagnosticados con LCP es normalmente desfavorable debido a la escasez de opciones terapéuticas efectivas. Las células malignas de LCP presentan con frecuencia una desregulación de la vía del receptor de la célula B (del inglés, BCR), pero su inhibición mediante ibrutinib muestra respuestas muy breves en pacientes. Sin embargo, la vía del BCR también puede bloquearse mediante la inhibición de la exportina nuclear XPO1 con selinexor. Selinexor atraviesa la barrera hemato-encefálica y ha mostrado actividad en un paciente diagnosticado con linfoma difuso de células grandes B con recaída en el sistema nervioso central. Por consiguiente, decidimos evaluar los efectos de selinexor en monoterapia y combinado con ibrutinib en modelos pre-clínicos murinos de LCP. Nuestro análisis muestra que selinexor bloquea el crecimiento tumoral y prolonga la supervivencia en un modelo de ratón bioluminiscente y la combinación con ibrutinib prolonga aún más la supervivencia. Demostramos que los linfomas cerebrales en ratón están infiltrados con macrófagos pro-tumorales M2 que expresan PD-1 y SIRPα. Además, el tratamiento con selinexor e ibrutinib favorece la respuesta inmune anti-tumoral induciendo un cambio en la polarización de los macrófagos hacia un perfil pro-inflamatorio y reduciendo la expresión de PD-1 y SIRPα en los macrófagos M2 asociados al tumor.<br>The tumor immune microenvironment (TIME) plays a critical role in the early formation of tumors and their progression. Targeting the TIME has offered new therapeutic approaches and improved current ones in several cancers, including B-cell malignancies. Nonetheless, further investigation is needed in order to more deeply understand immune evasion mechanisms that lead to tumor progression and to design therapies that modulate the immune system more precisely. Here, our main objectives are to provide new insights into immune mechanisms that favor tumor progression and a pre-clinical rationale for the design of new therapeutic strategies with immunomodulatory potential. To accomplish these goals our study will focus on chronic lymphocytic leukemia (CLL) and primary central nervous system lymphoma (PCNSL). Mechanisms driving the progression of CLL from its early stages are not fully understood. This hampers detecting progression in advance and developing therapies that could intervene in the early stages. Although the limited acquisition of molecular changes suggests that CLL progression is not mainly driven by clonal evolution, a deeper analysis of the immune microenvironment that demonstrates immune variations over time that contribute to progression has not been performed. Hence, we longitudinally studied the immune and genetic landscapes of untreated progressing and non-progressing patients. Our results show that progressed CLL patients experience an increase in effector memory and terminally exhausted T-betmid/-EomeshiPDhi CD8+ T cells over time, not observed in non-progressing patients. In addition, T cells at progression acquire a distinct transcriptional profile. This is accompanied by enhanced immunosuppressive properties in leukemic cells at progression. We prove that progressed CLL cells are intrinsically more capable of inducing CD8+ T-cell exhaustion in T cells affected by CLL and healthy T cells by a mechanism dependent on soluble factors including IL-10. In addition, the reduced genetic changes we found by whole-exome sequencing in our cohort indicate these immune variations are fundamental for progression in CLL. Patients diagnosed with PCNSL often face dismal outcomes due to the limited availability of therapeutic options. PCNSL cells frequently have deregulated B-cell receptor (BCR) signaling, but its inhibition using ibrutinib only offers a brief effective response in PCNSL patients. Nonetheless, the BCR pathway can also be blocked by inhibiting the nuclear exportin XPO1 using selinexor. Selinexor is able to cross the blood–brain barrier and has shown positive clinical activity in a patient with refractory diffuse large B-cell lymphoma in the CNS. Accordingly, we evaluated the effects of selinexor alone and also combined it with ibrutinib in pre-clinical mouse models of PCNSL. Our analysis shows that selinexor blocks tumor growth and prolongs survival in a bioluminescent mouse model and its combination with ibrutinib further increases survival. We demonstrate that CNS lymphomas in mice are infiltrated by tumor-promoting M2-like macrophages expressing PD-1 and SIRPα. Moreover, the treatment with selinexor and ibrutinib favors an anti-tumoral immune response by shifting macrophage polarization toward an inflammatory phenotype and diminishing the expression of PD-1 and SIRPα in M2 tumor-associated macrophages.

This study consists of two pieces of work investigating haematological malignancies; Acute Lymphoblastic Leukaemia (ALL) and Diffuse Large B Cell Lymphoma (DLBCL). Firstly, Pre-B ALL represents the most common paediatric malignancy and despite increasingly improved outcomes for patients, ~ 20% of all patients diagnosed with ALL relapse. Activating mutations in the RAS pathway are common (~50%) and result in hyperactivation of the MAPK pathway. I identified Erk negative feedback control via DUSP6 to be crucial for NRASG12D-mediated pre-B cell transformation and investigated its potential as a therapeutic target. I showed that a small molecule inhibitor of DUSP6 (BCI) selectively induced cell death in patient-derived pre-B ALL cells; with a higher sensitivity observed in relapse pre-B ALL. I also discovered that a high level of Erk activity is required for proliferation of normal pre-B cells, but dispensable in leukemic pre-B ALL cells. In addition, I found that human B cell malignancies can be grouped into three categories that fundamentally differ in their ability to control Erk signalling strength. Secondly, DLBCL is the most common haematological malignancy and although potentially curable with chemotherapy, 40% of patients still succumb from their disease. Recent exome sequencing studies have identified hundreds of genetic alterations but, for most, their contribution to disease, or their importance as therapeutic targets, remains uncertain. I optimised a novel approach to screen the functional importance of these mutations. This was achieved by reconstituting non-malignant, primary, human germinal centre B cells (GC B cells) with combinations of wildtype and mutant genes to recapitulate the genetic events of DLBCL. When injected into immunodeficient mice, these oncogene-transduced GC B cells gave rise to tumours that closely resemble human DLBCL, reinforcing the biological relevance of this system. To screen potential tumour suppressor mutations in this system in a high throughput fashion, I developed a lymphoma-focused CRISPR library of 692 genes recurrently altered in B cell lymphomas. These experiments identified GNA13 as an unexpectedly potent tumour suppressor in human GC B cells and provided new understanding to its mechanism of action. These findings provide novel understanding of the complexity of oncogenic mechanisms in human B cell malignancies.