TY  - JOUR
A1  - Schmitz, Werner
A1  - Ries, Elena
A1  - Koderer, Corinna
A1  - Völter, Maximilian Friedrich
A1  - Wünsch, Anna Chiara
A1  - El-Mesery, Mohamed
A1  - Frackmann, Kyra
A1  - Kübler, Alexander Christian
A1  - Linz, Christian
A1  - Seher, Axel
T1  - Cysteine restriction in murine L929 fibroblasts as an alternative strategy to methionine restriction in cancer therapy
JF  - International Journal of Molecular Sciences
N2  - Methionine restriction (MetR) is an efficient method of amino acid restriction (AR) in cells and organisms that induces low energy metabolism (LEM) similar to caloric restriction (CR). The implementation of MetR as a therapy for cancer or other diseases is not simple since the elimination of a single amino acid in the diet is difficult. However, the in vivo turnover rate of cysteine is usually higher than the rate of intake through food. For this reason, every cell can enzymatically synthesize cysteine from methionine, which enables the use of specific enzymatic inhibitors. In this work, we analysed the potential of cysteine restriction (CysR) in the murine cell line L929. This study determined metabolic fingerprints using mass spectrometry (LC/MS). The profiles were compared with profiles created in an earlier work under MetR. The study was supplemented by proliferation studies using D-amino acid analogues and inhibitors of intracellular cysteine synthesis. CysR showed a proliferation inhibition potential comparable to that of MetR. However, the metabolic footprints differed significantly and showed that CysR does not induce classic LEM at the metabolic level. Nevertheless, CysR offers great potential as an alternative for decisive interventions in general and tumour metabolism at the metabolic level.
KW  - methionine restriction
KW  - cysteine restriction
KW  - mass spectrometry
KW  - LC/MS
KW  - cancer therapy
KW  - caloric restriction
KW  - homocysteine
KW  - amino acid analogues
KW  - cysteine synthase inhibitor
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-265486
SN  - 1422-0067
VL  - 22
IS  - 21
ER  - 
TY  - THES
A1  - Völter, Maximilian Friedrich
T1  - In vitro-Analyse der Auswirkungen einer Methioninrestriktion auf die Proliferation von Myelomzellen des murinen Modellsystems MPC11 und der humanen Zelllinien L363 und KMS12-BM
T1  - In vitro analysis of the effects of methionine restriction on the proliferation of myeloma cells of the murine model system MPC11 and the human cell lines L363 and KMS12-BM
N2  - Trotz zahlreicher medizinischer Fortschritte sind Krebserkrankungen weiterhin eine der häufigsten Todesursachen weltweit (Bhupender S. Chhikara und Keykavous Parang 2023). Dabei ist das Multiple Myelom (MM) die zweithäufigste Krebserkrankung des blutbildenden Systems und für ca. 20% aller Todesfälle durch hämatologische Erkrankungen verantwortlich (Derlin und Bannas 2014). Die Krankheit gilt als schwer heilbar, die Patienten leiden unter schwerwiegenden Symptomen und die aktuelle Standardtherapie mittels hochdosierter Chemotherapeutika geht mit starken Nebenwirkungen einher (Cowan et al. 2022). Insofern besteht ein großes Interesse daran, neue und ergänzende Behandlungsmethoden zu finden. In der Forschung etablierte und bereits mit vielversprechenden Ergebnissen an Menschen mit anderen Krebserkrankungen getestete Verfahren sind die Methionin- (MetR) (Kaiser 2020) bzw. Cysteinrestriktion (CysR) (Garcia-Bermudez et al. 2020). Deshalb wurde in der vorliegenden Arbeit in vitro überprüft, ob diese Methoden grundsätzlich einen möglichen Ansatz für die Therapie des MM darstellen. Untersucht wurden die murine MPC11- sowie die humanen L363- und KMS12-BM-Zelllinien des MM. Dabei konnte die antiproliferative Wirkung der Restriktionen bestätigt werden. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass der Mangel der Aminosäuren nicht über endogene Stoffwechselwege kompensiert werden kann, die Zellen also von der exogenen Zufuhr abhängig sind. Des Weiteren wurde das Metabolom der MPC11-Zellen unter MetR massenspektrometrisch analysiert und ein charakteristischer „metaboler Fingerabdruck“ erstellt. Die Proliferationshemmung ohne Rückgang der Zellzahlen unter den Anfangswert zusammen mit den die gesunde Morphologie der Zellen dokumentierenden EVOS Bildern belegt das Vorliegen eines Low-Energy-Metabolismus (LEM) ohne Absterben der Zellen (Schmitz et al. 2021a). Als geeignete Marker (charakteristischer „metabolen Fingerabdruck“) für einen MetR induzierten LEM eignen sich das bereits in L929-Zellen herauskristallisierte Absinken des Kreatins, der Aminosäuren und Purine bzw. Pyrimidine sowie der Anstieg des Acetoacetats. In den MPC11-Zellen kommen zusätzlich eine Zunahme der Folsäure und eine Abnahme des SAM, SAH und MTA aus dem Methionin- bzw. MTA-Zyklus, des Pentose-5-Phosphats aus dem Pentose-Phosphat-Weg und des Hexose- und Glyceralphosphats sowie des Pyruvats und des Laktats aus der Glykolyse hinzu. Kein klassischer Marker für einen LEM, aber aufgrund des signifikanten Anstiegs dennoch als auffällige Abweichung unter MetR zusätzlich erwähnenswert, ist der deutliche Anstieg des Cystins.
N2  - Despite numerous medical advances, cancer remains one of the most common causes of death worldwide (Bhupender S. Chhikara and Keykavous Parang 2023). Multiple myeloma (MM) is the second most common cancer of the haematopoietic system and is responsible for around 20% of all deaths from haematological diseases (Derlin and Bannas 2014). The disease is considered difficult to cure, patients suffer from severe symptoms and the current standard therapy using high-dose chemotherapeutic agents is associated with severe side effects (Cowan et al. 2022). There is therefore great interest in finding new and complementary treatment methods. Methionine restriction (MetR) (Kaiser 2020) and cysteine restriction (CysR) (Garcia-Bermudez et al. 2020) are established research methods that have already been tested with promising results in humans with other cancer entities. This study therefore examined in vitro whether these methods also represent a possible approach for the treatment of MM. The murine MPC11 and the human L363 and KMS12 BM cell lines of MM were investigated. The antiproliferative effect of the restrictions was confirmed. In addition, it was demonstrated that the deficiency of amino acids cannot be compensated via endogenous metabolic pathways, i.e. the cells are dependent on exogenous supply. Furthermore, the metabolome of the MPC11 cells was analysed by mass spectrometry under MetR and a characteristic "metabolic fingerprint" was defined. The inhibition of proliferation without a decrease in cell numbers below the initial value together with the EVOS images documenting the healthy morphology of the cells confirms the presence of low-energy metabolism (LEM) without cell death (Schmitz et al. 2021a). Suitable markers (characteristic "metabolic fingerprint") for a MetR-induced LEM are the decrease in creatine, amino acids and purines or pyrimidines already shown in L929 cells and the increase in acetoacetate. In the MPC11 cells, there is also an increase in folic acid and a decrease in SAM, SAH and MTA from the methionine and MTA cycle, pentose-5-phosphate from the pentose-phosphate pathway and hexose and glyceral phosphate as well as pyruvate and lactate from glycolysis. The marked increase in cystine is not a classic marker for an LEM, but due to the significant increase it is nevertheless worth mentioning as a conspicuous deviation under MetR.
KW  - Methioninbedarf
KW  - Multiples Myelom
KW  - Methioninrestriktion
KW  - Cysteinrestriktion
KW  - Plasmozytom
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369832
ER  -