Superoxid treibt Venetoclax-Resistenz durch AKT-vermittelte Stabilisierung von Mcl-1 bei Blutkrebs voran

Venetoclax (VEN), ein Bcl-2-spezifisches BH3-Mimetikum, ist für die chronische lymphatische Leukämie (CLL) und die akute myeloische Leukämie (AML) zugelassen, doch erworbene oder intrinsische Resistenzen stellen ein zunehmendes klinisches Problem dar. Die Hochregulierung des antiapoptotischen Proteins Mcl-1 gilt als zentraler Resistenzmechanismus, jedoch waren die vorgelagerten Treiber der Mcl-1-Akkumulation bislang unzureichend verstanden. Diese Studie untersuchte systematisch, ob Veränderungen im intrazellulären Redoxzustand die Mcl-1-Stabilisierung in VEN-resistenten (VEN-R) hämatologischen Krebszellen erklären können.

Das Forschungsteam generierte erworbene VEN-R-AML-Zelllinien (MOLM14 und OCI-AML2) durch schrittweise Medikamentenexposition und ergänzte diese durch inhärent VEN-R-Linien (OCI-AML3, TMD8 DLBCL) sowie zuvor etablierte VEN-R-lymphoide Modelle. In allen Modellen zeigten VEN-R-Zellen deutlich erhöhte Mcl-1-Proteinspiegel, eine gesteigerte oxidative Phosphorylierung (OXPHOS) und signifikant erhöhte intrazelluläre Superoxidmengen (O2.−), gemessen mittels Durchflusszytometrie. Die Phosphorylierung von Bcl-2 an Serin-70 — ein bekanntes redoxsensitives Ereignis — war ebenfalls erhöht, was eine pro-oxidative Verschiebung bestätigte.

Mechanistische Experimente zeigten, dass eine künstliche Erhöhung des intrazellulären O2.− in VEN-sensitiven Zellen (mittels Antimycin A oder Menadion) die Mcl-1-Phosphorylierung an Threonin-163 (T163pMcl-1) steigerte, die Mcl-1-Ubiquitinierung verringerte und die Mcl-1-Halbwertszeit verlängerte, was den VEN-R-Phänotyp nachahmte. Umgekehrt senkte das Abfangen von O2.− mit MnTBAP oder eine genetische Reduktion durch SOD2-Überexpression T163pMcl-1 und das gesamte Mcl-1 in VEN-R-Zellen. Die Serin/Threonin-Kinase AKT wurde als entscheidende Zwischenstufe identifiziert: O2.− aktivierte AKT, welches Mcl-1 direkt an T163 phosphorylierte. Die Hemmung von AKT mit Capivasertib oder MK-2206 reduzierte T163pMcl-1, stellte den Mcl-1-Abbau wieder her, verbesserte das mitochondriale apoptotische Priming (bewertet mittels BH3-Profiling) und resensibilisierte VEN-R-Zellen in vitro gegenüber VEN.

In vivo zeigte ein murines Xenograft-Modell der VEN-R-AML, dass die Kombination von Capivasertib mit VEN die systemische Tumorlast signifikant reduzierte und das Überleben der Tiere im Vergleich zu den jeweiligen Einzelwirkstoffen verlängerte. Zur Bestätigung der klinischen Relevanz wiesen primäre CLL-Patientenproben mit erworbener VEN-Resistenz ebenfalls erhöhte O2.−- und T163pMcl-1-Werte auf, und die ex-vivo-Behandlung mit dem AKT-Inhibitor in Kombination mit VEN stellte die apoptotische Sensitivität wieder her.

Diese Arbeit etabliert eine neuartige Redox-AKT-Mcl-1-Achse als mechanistischen Treiber der VEN-Resistenz und liefert eine Rationale für die Kombination von AKT-Inhibitoren mit Venetoclax bei resistenten hämatologischen Malignomen. Da Capivasertib bereits in klinischen Studien für andere Krebserkrankungen eingesetzt wird, erscheint diese Kombination potenziell übertragbar. Einschränkungen umfassen die Abhängigkeit von Zelllinien und einem einzigen murinen Modell; zudem bedürfen die umfassenderen systemischen Auswirkungen einer anhaltenden O2.−-Manipulation oder AKT-Hemmung einer sorgfältigen Evaluation an Patienten.