BCL7A implications in acute myeloid leukemia

Abstract

Cancer is a critical global health issue of our time. It encompasses a wide variety of diseases characterized by uncontrolled cell growth, often resulting from genetic mutations and epigenetic alterations. In recent decades, cancer research has led to the discovery of new biomarkers that improve both diagnosis and patient prognosis, and has paved the way for innovative targeted therapies. Despite these promising results, cancer remains as one of the leading causes of death worldwide. Therefore, further research into the molecular basis of cancer initiation and progression is still of paramount importance. Hematologic malignancies are among the most common forms of cancer. Within hematologic malignancies, acute myeloid leukemia (AML) is the second most common form of leukemia. Although cytogenetic aberrations and genetic mutations are involved in the development and progression of AML, this disease is also conditioned by aberrations in epigenetic mechanisms. Chromatin remodeling is one of the major epigenetic mechanisms. The mammalian switch/sucrose-non-fermenting (mSWI/SNF) complex family is one of the major chromatin remodeling families whose alterations have been found to be highly associated with cancer. B-Cell CLL/lymphoma 7 protein family member A (BCL7A) is a mSWI/SNF subunit which has been observed to be clearly related to hematologic disorders. In fact, in a previous research project carried out in our laboratory, BCL7A was found to be recurrently mutated in diffuse large B-Cell lymphoma (DLBCL) patients’ samples and cell lines. The experimental approaches performed along this project showed that BCL7A plays a tumor suppressor role in DLBCL models. AML has been observed to be related to epigenetic disorders (including chromatin modifiers), and BCL7A has been strongly associated with hematologic disorders in previous studies. Therefore, we hypothesized that BCL7A may even play a role in this type of leukemia. Indeed, in a preliminary analysis of data from AML patients, we found that the BCL7A methylation level was inversely correlated with the BCL7A expression level. This downregulation by DNA methylation is a common tumor suppressor inactivation mechanism that is naturally selected by tumor cells. Furthermore, we performed phenotypic assays using AML cell models in which BCL7A was silenced by genomic DNA methylation. These assays suggest that BCL7A plays a tumor suppressor role in AML models both in vitro and in vivo. We also generated a Bcl7a conditional knock-out (KO) mouse model to study the putative effects of Bcl7a in hematologic cells and tissues in vivo. Nevertheles, Bcl7a ablation did not result in any phenotypic changes. On the other hand, using a clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) based molecular tool, we performed a targeted demethylation of the BCL7A locus in one of our human cell models to evaluate its phenotype after the expected restoration of BCL7A expression. The slight BCL7A expression restoration yielded at messenger ribonucleic acid (mRNA) and protein levels might be the explanation for the absence of any phenotypic change in cell growth capability. The results obtained in this PhD thesis suggest that BCL7A plays a tumor suppressor role in AML. However, further research is necessary to provide more information to determine whether or not BCL7A is an AML useful biomarker in the diagnosis, classification and prognosis of AML patients. Ultimately, this research might yield valuable knowledge for the development of novel therapies to provide more promising outcomes for AML patients.

El cáncer es un grave problema de salud a nivel global en nuestra época. Engloba una amplia variedad de enfermedades caracterizadas por el crecimiento celular descontrolado, a menudo resultado de mutaciones genéticas y alteraciones epigenéticas. En las últimas décadas, la investigación en cáncer ha conducido al descubrimiento de nuevos biomarcadores que mejoran tanto el diagnóstico como el pronóstico del paciente, y ha abierto camino para terapias dirigidas innovadoras. A pesar de estos resultados prometedores, el cáncer sigue siendo una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Entonces, la investigación acerca de las bases moleculares de la iniciación y progresión del cáncer sigue siendo de suma importancia. Las neoplasias hematológicas se encuentran entre las formas más comunes de cáncer. Dentro de estas, la leucemia mieloide aguda (AML, por sus siglas en inglés) es la segunda forma más común de leucemia. Aunque las aberraciones citogenéticas y las mutaciones genéticas están involucradas en el desarrollo y progresión de la AML, esta enfermedad también está condicionada por alteraciones en mecanismos epigenéticos. La remodelación de la cromatina es uno de los principales mecanismos epigenéticos. La familia de complejos mSWI/SNF (mammalian switch/sucrose-non-fermenting) es una de las familias principales de remodeladores de la cromatina cuyas alteraciones se han encontrado muy frecuentemente asociadas con el cáncer. La proteína B-Cell CLL/lymphoma 7 (BCL7A) es una subunidad de mSWI/SNF que se ha observado está claramente relacionada con neoplasias hematológicas. De hecho, en un proyecto de investigación previo realizado en nuestro laboratorio, se descubrió que BCL7A estaba recurrentemente mutado en muestras de pacientes y líneas celulares de linfoma difuso de células B grandes (DLBCL, por sus siglas en inglés). Los experimentos llevados a cabo en este proyecto demostraron que BCL7A desempeña un papel de supresor tumoral en modelos de DLBCL. Se ha observado que la LMA está relacionada con trastornos epigenéticos (incluyendo modificadores de la cromatina), y BCL7A se ha encontrado muy asociado con neoplasias hematológicas en estudios previos. Por tanto, hipotetizamos que BCL7A también puede desempeñar un papel en este tipo de leucemia. De hecho, en un análisis preliminar de datos de pacientes con AML, encontramos que el nivel de metilación de BCL7A estaba inversamente correlacionado con el nivel de expresión de BCL7A. Esta regulación a la baja por metilación del ADN es un mecanismo común de inactivación de genes supresores tumorales seleccionado naturalmente por las células tumorales. Además, realizamos ensayos fenotípicos utilizando modelos de células AML en los que BCL7A estaba silenciado por metilación del ADN genómico. Estos ensayos sugieren que BCL7A desempeña un papel de supresor tumoral en modelos de AML tanto in vitro como in vivo. También generamos un modelo de ratón Knock-out (KO) inducible de Bcl7a para estudiar los posibles efectos de Bcl7a en células y tejidos hematológicos in vivo. Sin embargo, la deleción de Bcl7a no dio lugar a cambios fenotípicos. Por otro lado, utilizando una herramienta molecular basada en CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas), llevamos a cabo una desmetilación dirigida del locus de BCL7A en una de nuestras líneas celulares de origen humano para evaluar su fenotipo después de la esperada restauración de la expresión de BCL7A. La ligera restauración de la expresión de BCL7A a nivel de ARN mensajero (ARNm) y proteína podría ser la explicación de la ausencia de cambios fenotípicos en la capacidad de crecimiento celular. Los resultados obtenidos en esta tesis doctoral sugieren que BCL7A desempeña un papel de supresor tumoral en AML. Sin embargo, se necesitan más proyectos de investigación para obtener más información y determinar si BCL7A es o no un biomarcador útil para el diagnóstico, clasificación y pronóstico de pacientes de AML. En última instancia, esta investigación podría brindar conocimientos valiosos para el desarrollo de nuevas terapias y ofrecer resultados más prometedores para los pacientes con AML.