Antioxidant system remodeling underlies off-target effects of anti BCMA-Targeted Immunotherapy in Multiple Myeloma [Il rimodellamento del sistema antiossidante è alla base degli effetti off-target dell’immunoterapia anti-BCMA nel Mieloma Multiplo]

Multiple myeloma (MM) remains an incurable plasma-cell malignancy, largely due to metabolic plasticity and the emergence of drug resistance. Belantamab-mafodotin (BeMa), an anti-BCMA antibody–drug conjugate, has shown clinical efficacy in relapsed/refractory MM but is frequently limited by resistance and off-target toxicities. In this thesis, an integrated proteomic, lipidomic, and functional approach was used to characterize the molecular determinants governing MM sensitivity to BeMa. Serum proteomics from healthy donors and MM patients revealed significant upregulation of apolipoproteins involved in lipid transport in relapsed/refractory disease. In vitro, BeMa-sensitive MM cells exhibited reduced lipid droplets, increased PUFA enrichment, and enhanced lipid peroxidation, consistent with a ferroptosis-prone phenotype. Conversely, BeMa-resistant OPM2 cells displayed elevated MUFA/PUFA ratios, lipid droplet accumulation, and a robust antioxidant system marked by increased GPX4, SLC7A11 expression, and high intracellular glutathione levels. Pharmacological GPX4 inhibition restored lipid peroxidation and sensitized resistant cells to BeMa-induced ferroptosis. These insights reveal a critical link between lipid metabolism, redox regulation, and therapeutic outcome, offering a rationale for integrating ferroptosis-targeting agents into clinical regimens. Targeting lipid desaturation and antioxidant pathways, either alone or in combination with anti-BCMA therapies, may pave the way for more effective and durable responses in relapsed or refractory multiple myeloma.

l mieloma multiplo (MM) è una neoplasia delle plasmacellule ancora oggi incurabile, in cui la plasticità metabolica e l’insorgenza di resistenze farmacologiche rappresentano ostacoli terapeutici rilevanti. Belantamab-mafodotin (BeMa), anticorpo-farmaco coniugato diretto contro BCMA, ha mostrato efficacia clinica nei pazienti recidivati o refrattari, ma è spesso limitato dallo sviluppo di resistenza e da effetti collaterali off-target. In questo lavoro di tesi è stato adottato un approccio integrato proteomico, lipidomico e funzionale per definire i determinanti molecolari della risposta cellulare a BeMa. L’analisi proteomica del siero di donatori sani e pazienti con MM ha evidenziato una significativa sovraespressione di apolipoproteine implicate nel trasporto lipidico nelle fasi recidivate/refrattarie. In vitro, le linee cellulari sensibili a BeMa mostravano una riduzione dei lipid droplets, un arricchimento in PUFA e un incremento della perossidazione lipidica, configurando un fenotipo suscettibile a ferroptosi. Al contrario, le cellule resistenti OPM2 presentavano un elevato rapporto MUFA/PUFA, accumulo di lipid droplets e un sistema antiossidante potenziato, caratterizzato da alti livelli di GPX4, SLC7A11 e glutatione intracellulare. L’inibizione farmacologica di GPX4 ha ripristinato la perossidazione lipidica, sensibilizzando le cellule resistenti alla ferroptosi indotta da BeMa. Queste evidenze rivelano un legame critico tra metabolismo lipidico, regolazione redox ed esito terapeutico, offrendo un razionale per integrare agenti che modulano la ferroptosi nei regimi clinici. Colpire la desaturazione lipidica e i percorsi antiossidanti, da soli o in combinazione con terapie anti-BCMA, potrebbe aprire la strada a risposte più efficaci e durature nei pazienti con mieloma multiplo recidivato o refrattario.