CDK8/19抑制剂通过靶向糖酵解活跃代谢表型介导急性髓系白血病的敏感性

《Biology Direct》：The sensitivity of acute myeloid leukemia to CDK8/19 inhibitors is determined by their metabolic profile

　　

摘要

背景

细胞周期蛋白依赖性激酶CDK8/19是丝氨酸/苏氨酸激酶，作为中介体复合体的一部分调节转录，并在正常细胞和肿瘤细胞中磷酸化多种非转录底物。多项研究表明，抑制CDK8/19可导致急性髓系白血病（AML）细胞的选择性死亡，且不良事件谱良好。然而，AML对CDK8/19抑制剂（CDK8/19i）敏感的确切机制尚不明确。本研究的关键目标之一是阐明该敏感性背后的分子机制。

方法

利用DepMap数据库和已发表的细胞毒性数据，按CDK8/19i和CCNC敲除（KO）敏感性对AML细胞系进行分层。将按Hallmark类别分组的平均KO依赖性评分与CDK8/19i敏感性进行相关分析（Spearman），代谢指标计算为通路基因的平均log2(TPM+1)表达量。通过藻蓝素还原实验或流式细胞术细胞周期分析，评估AML细胞系MV4;11、KG-1、THP-1、Kasumi-1在CDK8/19i（SenB和SNX631）处理后120小时的活力。对所有AML细胞系在1 μM SenB处理72小时后进行RNA测序，并使用DESeq2进行分析（p_adj < 0.05）。利用Seahorse XF Mito Stress Test或Seahorse XF Glycolysis Stress Test测量所有AML细胞系在1 μM SNX631处理72小时后的耗氧速率（双因素方差分析，p < 0.05）。利用GC-MS对所有四个AML细胞系在1 μM SNX631处理72小时后的胞内代谢物进行图谱分析，峰面积以总蛋白含量进行标准化。满足p_val < 0.05且|log?FC| ≥ 0.6（Welch双样本t检验）的代谢物被视为具有统计学显著性差异。

结果

根据DepMap数据库CDK8/19i数据，敏感性代谢相关基因敲除的敏感性相关。藻蓝素还原实验显示两种抑制剂的敏感性顺序为：KG-1、MV4;11 > THP-1 > Kasumi-1。120小时后的细胞周期分析显示，CDK8/19抑制导致MV4;11细胞死亡的程度大于KG-1细胞，而通过藻蓝素染色测定的KG-1细胞代谢活性降低。GlycoStress实验显示，对CDK8/19i最敏感的MV4;11细胞具有最高的糖酵解能力。RNA-seq分析表明，经过72小时处理，CDK8/19抑制仅在对CDK8/19i敏感的KG-1和MV4;11细胞中下调了糖酵解相关基因。MitoStress参数在MV4;11中降低最多，其次是KG-1/THP-1，而在耐药的Kasumi-1中未见明显变化。CDK8/19i仅导致敏感的KG-1和MV4;11细胞中谷氨酰胺代谢物减少。

结论

CDK8/19i在AML中主要靶向具有糖酵解活跃代谢表型的细胞，导致代谢组成变化、TCA循环破坏、糖酵解相关基因表达降低以及糖酵解减弱。我们的数据表明，AML细胞的代谢谱可能作为识别最可能对CDK8/19i产生响应的肿瘤的生物学标志物。