In vitro model of leukemic bone marrow microenvironment as a tool to dissect immunometabolic changes during the immune response to myeloid leukemia.

Abstract

This thesis investigates the role of the bone marrow microenvironment in shaping immunometabolic changes in myeloid leukemia cell lines. In particular, it focuses on how interactions with mesenchymal stromal cells in 3D culture conditions influence leukemic cell survival and metabolic adaptations. Conventional 2D culture systems fail to recapitulate the complexity of such a microenvironment. Therefore, this thesis aims to establish a 3D in vitro model of the leukemic bone marrow microenvironment and investigate the impact on leukemia cell metabolism and associated functions. To address these changes, 3D spheroid co-culture models composed of mesenchymal stromal cells and leukemia cell lines (MOLM-13, THP-1, K562) were generated and compared with standard 2D cultures. The spatial organization of the spheroids was validated by confocal microscopy, and cell proliferation was assessed using the Click-iT EdU assay. Metabolic profiling was performed using the MetFlow and SCENITH methods, while transcriptional changes were analyzed by bulk RNA sequencing, followed by differential gene expression and gene ontology enrichment analysis. The results demonstrate that 3D spheroids induce pronounced, cell-line-specific metabolic rewiring, including changes in glycolysis, oxidative stress, and biosynthetic...

Tato diplomová práce se zabývá rolí mikroprostředí kostní dřeně při formování imunometabolických změn u myeloidních leukémií. Zaměřuje se zejména na to, jak interakce s mezenchymálními stromálními buňkami v 3D podmínkách ovlivňují přežívání leukemických buněk a jejich metabolické adaptace. Konvenční 2D kultivační systémy nedokáží dostatečně napodobit komplexitu tohoto mikroprostředí. Cílem této práce proto bylo vytvořit 3D in vitro model leukemického mikroprostředí kostní dřeně a zkoumat jeho vliv na metabolismus leukemických buněk a jejich související buněčné funkce. Za účelem studia těchto změn byly vytvořeny 3D sféroidní ko-kultivační modely složené z mezenchymálních stromálních buněk a jedné leukemické buněčné linie (MOLM-13, THP-1, K562), které byly porovnány se standardními 2D kulturami. Prostorová organizace sféroidů byla ověřena pomocí konfokální mikroskopie a proliferace buněk byla hodnocena pomocí testu Click-iT EdU. Metabolické profilování bylo provedeno metodami MetFlow a SCENITH, zatímco transkriptomické změny byly analyzovány pomocí bulk RNA sekvenování, následovaného analýzou diferenciální genové exprese a obohacením genových ontologií. Výsledky ukazují, že 3D sféroidy indukují výrazné, na buněčné linii specifické metabolické přeprogramování, zahrnující změny v glykolýze, odpovědi na...