Evaluation of metabolite variation between acute lymphoblastic leukemia (ALL) and chronic myeloid leukemia (CML) cell lines via triple quadrupole LC-MS

Abstract

Hematolojik kanserlerin iki kökeni vardır: miyeloid ve lenfoid. Lenfatik lösemi, len-foid hücre hattından, akut miyeloid lösemi (AML) ve kronik miyeloid lösemi (KML)ise miyeloid hücre hattından kaynaklanır.KML, granülosit kanseridir ve bu hastalıkta, granülositlerin yanı sıra, trombosit ola-rak adlandırdı ̆gımız kanın pıhtıla ̧smasına neden olan hücre sayısı kanda artabilir.KML'de, hastalı ̆gın önemli bir belirteci olarak kabul gören, kan hücrelerinde kro-mozom 22'de yapısal bir de ̆gi ̧sikli ̆gin meydana geldi ̆gi, genetik bir anormallik olan`Philadelphia kromozomu` görülmektedir. Akut lenfoblastik lösemi (ALL) ise anor-mal kontrolsüz ve a ̧sırı lenfoblast proliferasyonundan kaynaklanır. ALL, çocukluklösemisinin %80'inden sorumludur ve 3-7 ya ̧s aralı ̆gındaki çocuklarda sık rastlanır.Yeti ̧skinlerde de görülebilir ve tüm yeti ̧skin lösemilerinin %20'sini olusturur. ̇Ilginçbir ̧sekilde, blast fazına (BF) ula ̧smı ̧s KML'nin akut lösemiye dönüsebilecegi kaydedilmi ̧stir. Hangi mutasyonların bu dönü ̧süme neden oldu ̆gu bilinmemektedir.Tüm lösemi alt tipleri kemik ili ̆ginden kaynaklandıgı için, lösemi tiplerinin te ̧shisinde`altın standart` invaziv kemik ili ̆gi biyopsisi ile genetik testlerdir, ancak iyile ̧sme süreci vardır ve özellikle çocuklar üzerinde psikolojik etkileri olabilir. Son zamanlardalösemide erken te ̧shiste yardımcı olabilecek non-invaziv ve hızlı yöntemler ara ̧stırılmaktadır. Kemik ili ̆gi biyopsisi ile elde edilen hücreler, sitogenetik analiz ile kromo-zomal anormallikler açısından da incelenmektedir.Bu çalı ̧smada Jurkat (ALL) ve K562 (BF-KML) hücre hatlarının metabolik farklılık-ları HPLC-MS aracılı ̆gıyla de ̆gerlendirildi. Her bir hücre hattındaki metabolitlerinmiktarı hakkında fikir edinmek için kantitatif ve yarı-kantitatif çalı ̧smalar yapıldı.Otantik standartların kullanımıyla laktik asit ve sitrik asit konsantrasyonları ölçüldükten sonra, her iki hücre hattında da toplu taramalar yapıldı, ve dönü ̧süm sırasında esasolarak etkilenen metabolizmaların tirozin, arginin ve prolin, ve glutatyon metabolizmaları oldu ̆gu görüldü. Ardından, örneklerde bu ilgili yolakları indike eden metabolitlerinin varlı ̆gı tarandı. Do ̆grulanan metabolitlerin konsantrasyonları kar ̧sıla ̧stırıldı.Bu çalı ̧sma, KML'nin ALL'ye blastik transformasyonu üzerine odaklanan ilk me-tabolomik çalı ̧smadır. Bu çalı ̧smanın sonuçları, daha sonraki çalı ̧smalarda CML veALL'yi ayırt eden paternler tanımlamak için kullanılabilir.

Hematologic cancers have two origins: myeloid and lymphoid. While lymphatic leukemia, originate from the lymphoid cell line, acute myeloid leukemia (AML) and chronic myeloid leukemia (CML) originate from the myeloid cell line.CML is granulocyte cancer and in this disease, as well as granulocytes, the number of cells that cause blood clotting, which are called platelets, may increase in the blood. In CML, a non-hereditary genetic abnormality, Philadelphia chromosome, where a structural change occurs in chromosome 22, is seen in blood cells. Acute lymphoblastic leukemia (ALL), on the other hand, is caused by abnormally uncontrolled and excessive proliferation of lymphoblasts. ALL is responsible for 80% of childhood leukemia and is common between 3-7 years of age. It can also be seen in adults and accounts for 20% of all adult leukemia. Interestingly, it was recorded thatCML in its blast phase can turn into acute leukemia. It is not known which mutationscause this conversion.Since all leukemia subtypes stem from the bone marrow, the gold standard for thevdiagnosis of leukemia types is genetic testing via invasive bone marrow biopsy, butit has a healing process and can have psychological impacts, especially on children,thus recently, metabolomics, non-invasive and fast methods that can help in earlydiagnosis are being studied in leukemia. The cells obtained via bone marrow biopsyare examined for chromosomal abnormalities with cytogenetics analysis.In this study, the metabolic differences of Jurkat (ALL) and K562 (CML-BP) cell lines were aimed to be evaluated using HPLC-MS. Quantitative and quasi-quantitative studies were held to have an idea of the amounts of metabolites in each cell line. After measuring the concentrations of lactic acid and citric acid with the use of their authentic standards, a mass screening was performed on both cell lines, and it was seen that the metabolisms that are mainly affected during the conversion are tyrosine, arginine and proline, and glutathione metabolisms. Thus, the existence of indicator metabolites of these related pathways were scanned. Intensities of the confirmed metabolites were compared. This study is the first metabolomics study that focuses on the blastic transformation of CML to ALL. Results of this study can be used in further studies to define a dif-ferentiating pattern for CML and ALL.