Discovery of First-In-Class inhibitors of a DNA damage repair pathway

Resumen

El càncer és la segona causa de mort a nivell mundial. El tractament clàssic pel càncer ha sigut la cirurgia, radioteràpia i quimioteràpia. Tot i que l’eficàcia de la quimioteràpia està àmpliament confirmada, l’aparició de resistència al tractament és una de les causes principals de recurrència i fallada terapèutica. Per aquest motiu, s’han desenvolupat noves estratègies de tractament dirigides a factors clau que transformen cèl·lules normals i teixits en tumorals. No obstant això, la resistència a aquest tipus de teràpies dirigides i a la immunoteràpia també ha aparegut, la qual cosa requereix el desenvolupament d’aproximacions terapèutiques addicionals. Avenços recents en seqüenciació genòmica han revelat certes vulnerabilitats en cèl·lules tumorals que podrien ser aprofitades per a tractar selectivament el tumor. Com que un dels mecanismes que utilitzen aquestes cèl·lules per desenvolupar quimioresistència és adquirint una millor capacitat de reparar el dany en el DNA, s’han desenvolupat diversos disruptors de les rutes de resposta al dany del DNA. Això ha permès induir de nou la sensibilitat de les cèl·lules tumorals a la quimioteràpia, essent els inhibidors de la PARP els més coneguts. Després de detectar que el restabliment d’una ruta específica de resposta al dany en el DNA permet abolir la sensibilitat i induir a quimioresistència, vam decidir realitzar un cribratge d’inhibidors d’aquesta ruta per mitjà del docking molecular i la seva validació posterior en cèl·lules. Gràcies a la disponibilitat de la resolució atòmica d’estructures de proteïnes, vam cercar compostos que impedissin una interacció proteïna-proteïna crítica per la ruta que resulta en una modificació post- traduccional. La capacitat d’aquests compostos per inhibir aquesta modificació post- traduccional es va validar en models cel·lulars i la seva capacitat per interaccionar amb una de les proteïnes que intervé en aquesta interacció també es va testar per ressonància de plasmó de superfície. Els millors candidats (F27 i F2.14) van ser llavors optimitzats virtualment en dues rondes successives i van ser també validats. L’F27 era capaç de quimiosensibilitzar cèl·lules tumorals al cisplatí en assajos clonogènics. Els compostos F27 i F2.14 també van mostrar major citotoxicitat en cèl·lules mutades per un gen específic, la qual cosa suggereix que un futur fàrmac inhibidor d’aquesta ruta es podria aplicar per tractar específicament tumors amb aquesta mutació utilitzant el concepte de letalitat sintètica. En paral·lel, vam estudiar aplicacions potencials dels nostres candidats. Una d’aquestes aplicacions era en termes de letalitat sintètica. Vàries interaccions letal sintètiques amb la nostra ruta diana han estat publicades. Inicialment, vam validar alguna d’elles en el nostre laboratori. Posteriorment, per tal d’identificar potencials nous gens letal sintètics, vam analitzar correlacions de gens co-expressats incloses en la base de dades del cBioPortal, entre més de 22.000 gens i varis gens upstream de la nostra ruta diana en diferents tipus tumorals. Vam identificar varis gens que es trobaven freqüentment co-expressats. Alguns d’aquests ja s’havien publicat, i d’altres, representaven potencials nou gens letal sintètics. Addicionalment, per tal d’estimar la mida potencial de mercat d’un inhibidor d’aquesta ruta, vam estudiar els casos anuals de pacients amb tumors sòlids i càncers hematològics amb alteracions en aquests gens de letalitat sintètica a Europa i Amèrica del Nord. Una altra aplicació que vam analitzar va ser la sinèrgia potencial dels nostres inhibidors i la immunoteràpia. Vam establir com a hipòtesi que la desregulació de certs gens d’aquesta ruta que s’han trobat alterats en càncer pot resultar en una elevada expressió de lligands inhibidors de punts de control immunitaris. Per tal de trobar correlacions entre aquests lligands i els gens de la ruta diana, vam analitzar primer la seva co-expressió en diferents tipus de càncer i en vam trobar varis de co-expressats. Tot seguit, vam validar aquests resultats emprant línies cel·lulars deficients per la nostra ruta diana, però només vam poder detectar un petit increment en l’expressió de dos d’aquests inhibidors de punts de control immunitaris. En paral·lel, vam observar que l’F2.14 incrementava l’expressió de dos inhibidors de punts de control immunitari en cèl·lules U2OS i HeLa.

Fecha de lectura	19 dic 2022
Idioma original	Inglés
Institución de lectura	Universitat de Barcelona (UB)
Supervisor	Jordi Minguillon Pedreño (Director/a), Jordi Surralles Calonge (Director/a) & Virginia Nunes Martínez (Tutor/a)