Η Notch σηματοδότηση είναι εξελικτικά συντηρημένη μεταξύ των ειδών και
συνδράμει στη ρύθμιση της κυτταρικής ανάπτυξης, τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό
και συνολικά, την κυτταρική επιβίωση. Παράλληλα, η Notch σηματοδότηση
συναντάται στην αιμοποίηση, περιλαμβάνοντας βιολογικές διαδικασίες, με
συμμετοχή της φωλέας των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων ή/και της φωλέας
του μυελού των οστών, με την πρώιμη αιμοποιητική ανάπτυξη να αποτελεί
ενδεικτικό παράδειγμα, αλλά και σε αιματολογικές κακοήθειες σε ενήλικες. Στις
αιματολογικές ασθένειες, η πλειοτροπία της Notch σηματοδότησης αφορά την
έναρξη της ογκογένεσης και την εξέλιξη της νόσου (ενδεικτικά: λεμφογενής
λευχαιμία, μυελογενής λευχαιμία) μέχρι την καταστολή του όγκου (ενδεικτικά:
πολλαπλούν μυέλωμα, μυελοϋπερπλαστικές διαταραχές).
Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της πλειοτροπίας, που
χαρακτηρίζει το σηματοδοτικό μονοπάτι Notch, με έμφαση στο μικροπεριβάλλον
του μυελού των οστών ως βασικό ρυθμιστή της επιβίωσης των κυττάρων στο
πολλαπλούν μυέλωμα.
Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκαν εργαστηριακές και υπολογιστικές
προσεγγίσεις, αναφορικά με τρισδιάστατες (3D) κυτταρικές καλλιέργειες (L363 και
U266Β1) και συν-καλλιέργειες (L363 ή U266Β1 και μεσεγχυματικά κύτταρα του
μυελού των οστών από ασθενείς με πολλαπλούν μυέλωμα), ενώ τα κύτταρα α. δε
βρίσκονταν σε επαφή και β. βρίσκονταν σε επαφή, με χρήση μη στοχευμένης και
στοχευμένης μεταβολομικής ανάλυσης και υγρή χρωματογραφία – φασματομετρία
μάζας. Προσδιορίστηκε, επίσης, η βιωσιμότητα και το πολλαπλασιαστικό δυναμικό
των κυτταρικών σειρών της μελέτης στο πλαίσιο ελέγχου ποιότητας και ευεξίας, με
χρήση της χρωστικής Alamar Blue.
Τα ευρήματά μας επισημαίνουν τον ρόλο της Notch σηματοδότησης υπό το πρίσμα
των μεταβοτύπων. Οι τελευταίοι υποδεικνύουν σημαντικές διαφορές, όταν υπάρχει
άμεση ή όχι επαφή, με τα μεσεγχυματικά κύτταρα να παρέχουν υποστήριξη και
θρέψη στα μυελωματικά κύτταρα. Οι μεταβότυποι, επίσης, είναι χαρακτηριστικοί
των L363 ή U266Β1 κυττάρων, δεδομένων των εγγενών ιδιοτήτων τους. Οι κορυφαίοι-25 μεταβολίτες ανά περίπτωση αποτελούν ένα πρώτο, ολιστικό, μοριακό αποτύπωμα.
Η διερεύνηση της πλειοτροπίας της Notch σηματοδότησης στο πολλαπλούν
μυέλωμα δύναται να αποσαφηνίσει περαιτέρω τους συμμετέχοντες μοριακούς
μηχανισμούς στο σημαντικό ρόλο που αυτή διαδραματίζει στην υγεία και την
ασθένεια, αναδεικνύοντας νέους φαρμακευτικούς στόχους ή/και μεταφραστικούς
βιοδείκτες. Η στρατηγική, που περιγράφηκε στο πλαίσιο της εργασίας (3D
κυτταρικές σειρές σε ζεύξη με μεταβολομικές προσεγγίσεις) αποτελεί εύχρηστο
«εργαλείο», όχι μόνο διερεύνησης μοριακών μηχανισμών, αλλά και αποτίμησης
καινοτόμων θεραπευτικών στρατηγικών ως μονοθεραπεία ή σε συνδυασμό,
αποτελώντας δυνητική συνισταμένη της προσέγγισης των πολλαπλών -ομικών
τεχνολογιών.Notch signalling is evolutionary conserved among species, regulating cell
development, proliferation, and survival. Furthermore, Notch signalling is a key
player in haematopoiesis, not only at the haematopoietic stem cell niche, but also at
the bone marrow niche (early haematopoietic development is a nice example) and
adult haematopoietic malignancies. Taking into account haematological diseases,
pleiotropy in Notch signalling is reported from the initiation of oncogenesis and
disease progression (e.g. lymphoid leukaemia, myeloid leukaemia) to tumour
suppression (e.g. multiple myeloma, myeloproliferative disorders).
Herein, we explore Notch signalling and put emphasis on the bone marrow tumour
microenvironment as a regulator of multiple myeloma cell survival.
For this, wet- and dry-lab approaches took place regarding 3D cell culture systems
(L363 and U266) and cocultures (L363 or U266 and bone marrow-derived
mesenchymal stem cells from multiple myeloma patients) in direct and indirect
settings via non-targeted and targeted metabolomics by liquid chromatography mass
spectrometry. For quality control and cell well-being monitoring, cell viability and
metabolic activity were observed by Alamar Blue.
Our findings suggest a prime role for Notch signalling when metabotypes are
considered. Metabotypes suggest differential profiling, when direct or indirect co-
cultures are tested, during which bone marrow-derived mesenchymal stem cells
from multiple myeloma patients provide support to L363 and U266B1 cells.
Metabotypes also exhibit the distinct features of L363 and U266B1 cell lines. Top-25
metabolites revealed per test-case are a first, holistic, molecular fingerprint.
Dissecting pleiotropy in Notch signalling in multiple myeloma, we shed light on the
underlying molecular mechanisms and hence, the role of such pleiotropy in health
and disease toward novel drug targets and/or translational biomarkers. Our toolbox
(3D cell cultures coupled to metabolomics) is a user-friendly approach, not only for
exploring molecular mechanisms, but also evaluating novel therapeutic options as
monotherapy or in combination, being an asset when multi-omics is considered
