Combined effect of midostaurin and sphingosine kinase-1 inhibitor on FMS-like tyrosine kinase 3 (FLT3) wild type acute myeloid leukemia cells

Abstract

Objectives Therapeutic potential of clinically approved FLT3 inhibitor midostaurin has been neglected in wild-type FLT3 positive acute myeloid leukemia (AML). Sphingosine kinase-1 (SK-1) having anti-proliferative functions is studied in various cancers, but not in FLT3 wild-type AML. We aimed to develop new therapeutic strategies to combat FLT3 wild-type AML by combining midostaurin with SK-1 inhibitor (SKI II) in THP1 cells. Methods The anti-proliferative effects of midostaurin, SKI II and in combination on THP1 cells were determined by MTT assay. The combination indexes were calculated using calcusyn software. SK-1 expression and PARP cleavage were checked by western blot. Cell cycle distributions (PI staining) and apoptosis (annexin-V/PI dual staining) were assessed by flow cytometry for each agent alone and in combinations. Results Midostaurin decreased SK-1 protein level. Midostaurin, SKI II and certain combinations decreased cell viability in a dose dependent manner. The combined anti-leukemic effects of the aforementioned drug combination afforded additive effect. Co-administration induced both necrosis and apoptosis via phosphatidylserine externalization, PARP cleavage and cell cycle arrest at G0/G1 and S phases. Conclusions Targeting sphingosine kinase-1 together with FLT3 inhibition could be a novel mechanism to increase limited clinic response to midostaurin in wild-type FLT3 overexpressing AML after further pre-clinical studies.

Amaç: Klinik olarak onaylanmış FLT3 inhibitörü olan midostaurinin yabanıl tip FLT3 pozitif akut miyeloid lösemide (AML)’deki terapötik potansiyeli ihmal edilmiştir. Anti-proliferatif rolleri olan sfingozin kinaz-1 (SK-1) bir çok kanserde çalışılmış fakat yabanıl tip FLT3 AML’deki rolü bilinmemektedir. Bu çalışmada, midostaurinin sfingozin kinaz-1 inhibitörü (SKI II) ile kombinasyonunun THP1 hücrelerindeki etkisinin belirlenmesi ile yeni bir tedavi yaklaşımının araştırılması amaçlanmıştır. Yöntem: Midostaurin, SKI II ve kombinasyonların THP1 hücreleri üzerindeki anti-proliferatif etkisi MTT testi ile saptanmıştır. Kombinasyon indeksleri Calcusyn programı ile hesaplanmıştır. SK-1 and PARP kesimi western blot ile belirlenmiştir. Midostaurin, SKI II ve kombinasyonlarının hücre döngüsü dağılımları PI boyaması, apoptoz ise aneksin V/PI ikili boyaması yapılarak akım sitometresi ile saptanmıştır. Bulgular: Midostaurin SK-1 ifadesini azaltmıştır. Midostaurin, SKI II ve belirli konsantrasyonlardaki kombinasyonlar hücre canlılığını doza bağlı olarak azaltmıştır. Midostaurinin SKI II ile kombinasyonu aditif etki göstermiştir. Kombinasyon muamelesi fosfatidilserinin dış membran yüzeyine translokasyonunu ve PARP aktifleşmesi ile apoptozu tetiklerken aynı zamanda nekroza ve hücre döngüsünün G0/G1 ve S fazlarında tutulumlara neden olmuştur. Sonuç: Klinik öncesi detaylı calışmalar ile desteklendikten sonra sfingozin kinaz-1’in FLT3 ile birlikte hedeflenmesi yabanıl tip FLT3 ifadesine sahip AML’de midostaurinin klinikte görülen sınırlı etkisinin arttırılması açısından yeni bir yaklaşım olabilecektir