Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/77974
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorSawitree Chiampanichayakul-
dc.contributor.advisorZhangang Xiao-
dc.contributor.advisorSongyot Anuchapreeda-
dc.contributor.advisorSingkome Tima-
dc.contributor.authorFang Wangen_US
dc.date.accessioned2023-06-08T09:47:55Z-
dc.date.available2023-06-08T09:47:55Z-
dc.date.issued2023-01-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/77974-
dc.description.abstractAcute Myeloblastic Leukemia (AML) is a type of acute leukemia that caused by clonal disorder leading to the abnormal of myeloid proliferation and differentiation. Nowadays, chemotherapy has been used as a standard treatment for AML, however it has drawbacks such serious side effects and drug resistance. Within 2–3 years of receiving initial therapy, 50% of all AML patients who achieved remission are vulnerable to relapse. To prevent the harmful effects of chemotherapy, new therapeutic options are required. As immune checkpoint inhibitors (ICIs) continue to advance, increasing evidence have demonstrated that anti-PD-1/PD-L1 immunotherapy is an effective treatment against cancers. The co-inhibitory ligand known as programmed death ligand-1 (PD-L1) contributes to T-cell exhaustion by interacting with programmed death-1 (PD-1) receptor. Therefore, numerous studies have focused on communication between cancer cells and T-cells. The previous study indicated that PD-L1 not only mediates tumor-immune cell communication, but also exerts independent intracellular functions in cancer cells themselves. There are few studies focus the role of PD-L1 in the mechanism underlying AML development, and the PD-L1 associated intrinsic signaling network in the leukemic cells is not well investigated in leukemia. Therefore, to fully understand the role of PD-L1 in the biological function of leukemic cells, the data for AML patients were extracted from TCGA and GTEx databases. The bioinformatic data revealed that PD-L1 was upregulated in AML patients when compared to the normal group and the high expression of PD-L1 gene was significantly associated with poor overall survival. The downstream signaling pathways of PD-L1 were identified via Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) enrichment analysis. It was found that the key downstream pathways of PD-L1 were identified to be the ECM-receptor interaction and the PI3K-AKT signaling pathway. Then, the key PD-L1 related genes were selected by Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA), Maximum Correntropy Criterion (MCC) algorithm, and Molecular Complex Detection (MCODE). By all three analyses, eight genes (ITGA2B, ITGB3, COL6A5, COL6A6, PF4, NMU, AGTR1, F2RL3) were significantly associated to PD-L1. For in vitro study, leukemic cell lines, KG-1a and EoL-1, which represent positive and negative PD-L1 cell lines respectively, were used to investigate the effect of PD-L1 expression on biological functions of AML. By CCK-8 assay, the proliferation rate of KG-1a with small interfering RNA against PD-L1 (siPDL1) groups was significantly lower than that of transfected negative (siNC) group both at 48 and 72 h (P < 0.05). Upon PD-L1 overexpression, the proliferation rate of EoL-1 with PD-L1 overexpressing group was significantly higher than that of the EoL-1 cells with vector control group (P < 0.05). For cell apoptosis, the percentages of apoptotic cells were 11.46 and 12.08% in siPDL1#1 and siPDL1#2 group, respectively, compared with 7.69 % in siNC group (P < 0.001) in KG-1a cell line. Furthermore, cell cycle analysis revealed that the percentage of KG-1a cells in G2/M phase was 19.22% in siPDL1#2 group and 4.35% in siNC group. To clarify the mechanism by which PD-L1 regulates cell proliferation and cell apoptosis, SDS-PAGE and Western blotting were carried out. The results showed that the expression of caspase-7 and cleaved caspase-3 proteins were increased following PD-L1 knockdown in KG-1a cells, but that of PI3K and p-AKT were decreased. In contrast,KG-1a and EoL-1 cells showed increased PI3K, AKT, and p-AKT expressions after overexpressing PD-L1 protein. In the PD-L1-overexpressing KG-1a cells, the AKT inhibitor MK-2206 completely inhibited PD-L1-promoted cell proliferation. Furthermore, PD-L1 overexpression promoted the expression of the PAR4 protein in KG-1a cells. While, silencing the PAR4 gene inhibited PD-L1 expression, which in turn prevented the up-regulation of KG-1a cell proliferation. The flow cytometric analysis revealed that there were 8.5 and 14.3% apoptotic cells in siNC-PDL1 and siPAR4-PDL1 groups, respectively when compared to 12.2% apoptotic cells in siNC-NC group. Knockdown of PAR4 gene expression can reverse the effects of PD-L1 overexpression in KG-1a cell cycle. Following PAR4 knockdown in KG-1a cells, the expressions of PI3K and p-AKT had no changed, whereas MK-2206 (AKT inhibitor) was able to down-regulate PAR4 gene expression. These findings could be proposed the mechanism that PD-L1 regulated biological behaviors in leukemia cell lines including cell proliferation, cell cycle arrest, and cell apoptosis mediated by PI3K-AKT-PAR4 signaling pathway. Taken together, the current study reveals the major regulatory network and downstream targets of PD-L1 in AML, elucidating the underlying mechanism of anti-PD-1/PD-L1 immunotherapy and paving the way to further clinical applications of ICIs in AML.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.subjectAcute Myeloblastic Leukemiaen_US
dc.subjectProgrammed Death-ligand 1 Proteinen_US
dc.subjectPI3K-AKT pathwayen_US
dc.titleStudy of biological functions and molecular mechanisms of programmed death-ligand 1 protein in acute myeloblastic leukemiaen_US
dc.title.alternativeการศึกษาหน้าที่ทางชีวภาพและกลไกระดับโมเลกุลของโปรตีนโปรแกรมเดทไลแกนต์วันในมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลันสายมัยอิลอยด์en_US
dc.typeIndependent Study (IS)
thailis.controlvocab.lcshLeukemia-
thailis.controlvocab.lcshLeukemia -- Chemotherapy-
thailis.controlvocab.lcshProteins-
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractมะเร็งเม็ดเลือดขาวเฉียบพลันชนิดมัยอิลอยด์ เป็นมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลันชนิดหนึ่งที่เกิดจากความผิดปกติของโคลนที่นำไปสู่การเพิ่มจำนวนและการเปลี่ยนแปลงเซลล์ของเซลล์สายมัยอิลอยด์ที่ผิดปกติ ในปัจจุบัน การรักษาด้วยยาเคมีบำบัดเป็นวิธีการรักษามาตรฐานสำหรับมะเร็งเม็ดเลือดขาวเฉียบพลันชนิดมัยอิลอยด์ อย่างไรก็ตามการรักษาโดยใช้ยาเคมีบำบัดมีข้อเสียได้แก่ การเกิดผลข้างเคียงที่รุนแรงและการดื้อยา พบว่าประมาณร้อยละ 50 ของผู้ป่วยโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวเฉียบพลันชนิดมัยอิลอยด์จะสามารถกลับมาเป็นโรคซ้ำภายในระยะเวลา 2–3 ปีหลังจากได้รับการรักษาด้วยยาเคมีบำบัดในครั้งแรก ดังนั้นเพื่อป้องกันผลเสียของการรักษาด้วยยาเคมีบำบัดจึงต้องมีทางเลือกในการรักษาแบบใหม่ มีการศึกษาอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับวิธีรักษามะเร็งด้วยภูมิคุ้มกันบำบัดคือ การใช้ตัวยับยั้งอิมมูนเช็กพอยต์ (Immune Checkpoint Inhibitor; ICIs) ซึ่งเป็นวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพ โดยปกติลิแกนด์ชื่อ Program death ligand 1 หรือ PD-L1 บนผิวเซลล์มะเร็งเมื่อจับกับโปรตีนตัวรับ Program death บนผิวของทีเซลล์จะทำให้ทีเซลล์ (T cell) ไม่ทำงานในการป้องกันมะเร็ง ดังนั้นการใช้ยายับยั้งอิมมูนเช็กพอยต์ เช่น anti-PD-1/PD-1 จะทำให้ทีเซลล์ทำงานได้ปกติ ดังนั้น การศึกษาจำนวนมากจึงมุ่งเน้นไปที่การสื่อสารระหว่างเซลล์มะเร็งและทีเซลล์ การศึกษาก่อนหน้านี้ระบุว่า PD-L1 ไม่เพียงแต่เป็นสื่อกลางในการสื่อสารของเซลล์ภูมิคุ้มกันและเซลล์มะเร็งเท่านั้น แต่ยังทำงานอิสระภายในเซลล์มะเร็งด้วย มีรายงานจำนวนน้อยที่ศึกษาเกี่ยวกับบทบาทของ PD-L1 ต่อการพัฒนามะเร็งเม็ดเลือดขาว ตลอดจนกลไกการส่งสัญญาณภายในเซลล์ของ PD-L1 ในเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวยังไม่ทราบแน่ชัด ดังนั้นจึงนำมาสู่วัตถุประสงค์เพื่อให้เข้าใจถึงบทบาทของ PD-L1 ต่อการทำงานทางชีวภาพของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว ดังนั้นข้อมูลของผู้ป่วยมะเร็งเม็ดเลือดขาวเฉียบพลันสายมัยอิลอยด์จึงถูกดึงจากฐานข้อมูล TCGA และ GTEx เพื่อนำมาวิเคราะห์ จากข้อมูลทางชีวสารสนเทศแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของยีน PD-L1 สูงขึ้นในกลุ่มผู้ป่วย AML เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มปกติ และการแสดงออกของ PD-L1 ที่สูงขึ้นมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับอัตราการรอดชีวิตที่ต่ำ การวิเคราะห์ข้อมูลโดย Gene Ontology (GO) และ Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) พบว่าการส่งสัญญาณภายในเซลล์ของ PD-L1 เกี่ยวข้องกับ ECM-receptor interaction และ วิถีการส่งสัญญาณ PI3K-AKT จากการศึกษายีนที่เกี่ยวข้องกับ PD-L1 วิเคราะห์โดย Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA), Maximum Correntropy Criterion (MCC) algorithm และ Molecular Complex Detection (MCODE) พบว่ามียีนแปดยีนคือ TGA2B, ITGB3, COL6A5, COL6A6, PF4, NMU, AGTR1 และ F2RL3 มีความสัมพันธ์กับ PD-L1 อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ การศึกษาในหลอดทดลอง นำเซลล์สายพันธุ์มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิด KG-1a และ EoL-1 ซึ่งเป็นตัวแทนของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวที่มีการแสดงออกของยีนและโปรตีน PD-L1 และไม่มีการแสดงออกของ PD-L1 ตามลำดับ นำเซลล์ทั้งสองชนิดมาศึกษาผลของการแสดงออกของ PD-L1 ต่อการทำหน้าที่ทางชีวภาพของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว AML จากการทดสอบโดย CCK-8 พบว่าเซลล์ KG-1a ที่ถูกยับยั้งการแสดงออกของยีน PD-L1 โดย siRNA (siPDL1) มีอัตราการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนต่ำกว่ากลุ่มควบคุม (siNC) อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P < 0.05) ที่เวลา 48 และ 72 ชั่วโมง และเมื่อทำให้มีการแสดงออกของ PD-L1 ที่มากเกินไปในเซลล์ EoL-1 พบว่า การแบ่งตัวของเซลล์เพิ่มมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P < 0.05) เมื่อเปรียบเทียบกับ EoL-1 กลุ่มควบคุม ผลการศึกษาการตายแบบอะพอพโทซิสพบว่า ร้อยละของเซลล์ KG-1a ที่มีการตายแบบอะพอพโทซิสร้อยละ 11.46 และ 12.08 ในกลุ่ม siPDL1#1 และ siPDL1#2 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์กลุ่ม siNC ที่พบเซลล์อะพอพโทซิสร้อยละ 7.69 (P < 0.001) นอกจากนี้การศึกษาวัฏจักรเซลล์พบว่า ร้อยละของเซลล์ KG-1a ที่ระยะ G2/M เท่ากับร้อยละ 19.22 ในกลุ่ม siPDL1#2 และกลุ่ม siNC เท่ากับร้อยละ 4.35 เพื่อเข้าใจกลไกการทำงานของโมเลกุล PD-L1 ในการควบคุมการเพิ่มจำนวนเซลล์และการตายของเซลล์ จึงศึกษาโดยวิธี SDS-PAGE และ Western blotting ผลการทดลองพบว่า เซลล์ KG-1a ที่ถูกยับยั้งการแสดงออกของยีน PD-L1 มีการแสดงออกของโปรตีน caspase-7 และ cleaved caspase-3 เพิ่มขึ้น ขณะที่การแสดงออกของโปรตีน PI3K และ p-AKT ลดลง ในทางตรงกันข้ามพบว่า การแสดงออกของโปรตีน PI3K, AKT และ p-AKT เพิ่มมากขึ้นในเซลล์ KG-1a และ เซลล์ EoL-1 ที่ถูกทำให้มีการแสดงของยีน PD-L1 มากผิดปกติ การส่งเสริมการแบ่งตัวของเซลล์ KG-1a โดยโมเลกุล PD-L1 จะถูกยับยั้งได้โดยสาร MK-2206 ซึ่งเป็น AKT inhibitor นอกจากนี้การแสดงออกของยีน PD-L1 ที่เพิ่มขึ้นจะส่งเสริมการแสดงออกของโปรตีน PAR4 ในเซลล์ KG-1a ในขณะที่การยับยั้งการแสดงออกของยีน PAR4 ทำให้ลดการแสดงออกของ PD-L1 และส่งผลให้ยับยั้งการเพิ่มจำนวนเซลล์ จากผลการวิเคราะห์โดยโฟลไซโตเมตรีแสดงว่าเซลล์มีการตายแบบอะพอพโทซิสในกลุ่ม siNC-PDL1 และ siPAR4-PDL1 เท่ากับร้อยละ 8.5 และ 14.3 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนเซลล์อะพอพโทซิสร้อยละ 12.2 ในกลุ่ม siNC-NC สำหรับผลต่อวัฏจักรเซลล์ KG-1a พบว่า การลดการแสดงออกของยีน PAR4 โดยการ knockdown ส่งผลตรงกันข้ามต่อวัฏจักรเซลล์เมื่อเซลล์มีการแสดงออกของ PD-L1 ที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้การทำให้เซลล์มีการแสดงออกของยีน PAR4 ลดลงมีผลต่อวัฏจักรเซลล์ตรงกันข้ามกับเซลล์ที่มี PD-L1 แสดงออกมากเกินไปและเซลล์ KG-1a ที่มีการแสดงออกของ PAR4 ลดลงไม่เปลี่ยนแปลงการแสดงออกของ PI3K และ p-AKT ในขณะที่ MK-2206 ซึ่งเป็นสารยับยั้ง AKT สามารถควบคุมการแสดงออกของ PAR4 ได้ จากผลการศึกษาดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า กลไกของ PD-L1 ในการควบคุมหน้าที่ทางชีวภาพของเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวได้แก่ การเพิ่มจำนวนเซลล์ วัฏจักรของเซลล์ และเซลล์อะพอพโทซิส อาศัยการทำงานร่วมกันของโมเลกุล PI3K-AKT-PAR4 จากข้อมูลการศึกษาดังกล่าว แสดงให้เห็นถึงการทำงานของโมเลกุล PD-L1 ตลอดจนทราบโมเลกุลเป้าหมายของ PD-L1 ในเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวเฉียบพลันสายมัยอิลอยด์ นำไปสู่การอธิบายกลไกของรักษามะเร็งด้วยภูมิคุ้มกันบำบัดโดย anti-PD-1/PD-L1 และนำไปสู่การประยุกต์ใช้ ICIs ทางคลินิกสำหรับมะเร็งเม็ดเลือดขาวเฉียบพลันสายมัยอิลอยด์ในอนาคตen_US
Appears in Collections:AMS: Independent Study (IS)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
621155805-FANG WANG.pdf4.19 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.