炔基烟酰胺在耐药急性髓系白血病中显示出抗白血病活性

Alkynyl nicotinamides show antileukemic activity in drug-resistant acute myeloid leukemia

作者信息Baskar Ramdas, Neetu Dayal, Ruchi Pandey, Elizabeth Larocque, Rahul Kanumuri, Santhosh Kumar Pasupuleti, Sheng Liu, Chrysi Kanellopoulou, Elizabeth Fei Yin Chu, Rodrigo Mohallem, Saniya Virani, Gaurav Chopra, Uma K Aryal, Rena Lapidus, Jun Wan, Ashkan Emadi, Laura S Haneline, Frederick W Holtsberg, M Javad Aman, Herman O Sintim, Reuben Kapur
PMID38950330
发布时间2024-06-17
DOI10.1172/JCI169245

实验完整度

包含体外细胞系(BaF3、MOLM14)、体内异种移植模型(NSG/NSGS小鼠)、遗传小鼠模型(Tet2–/–:Flt3ITD)以及患者来源异种移植(PDX)等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

BaF3细胞表达FLT3ITD及耐药突变 MOLM14和MV411细胞系 Tet2–/–:Flt3ITD/ITD遗传小鼠模型 AML患者来源异种移植(PDX)模型 NSG和NSGS小鼠移植模型

重点核对

HSN748和HSN608对FLT3ITD的IC50值(HSN748为0.04 nM,HSN608为0.09 nM) HSN748对FLT3ITD–F691L和FLT3ITD–D835Y突变细胞的IC50值(分别为1.52 nM和6.62 nM) HSN748在BaF3细胞中的靶点停留时间(385分钟) 体内实验中HSN748的给药剂量(20 mg/kg,口服,每周5次) PDX实验中使用NSGS小鼠,移植后1周随机分组,治疗4周

摘要

FLT3的激活突变导致急性髓系白血病(AML)患者中造血干细胞和祖细胞(HSC/Ps)的生长和存活失调,导致总生存期差。接受靶向突变FLT3的研究药物(包括Quizartinib和Crenolanib)治疗的AML患者会产生耐药性。耐药性的产生主要由于共发生突变的获得、额外存活通路的激活以及额外FLT3突变的发生。尽管FLT3突变在AML中的高患病率及其临床重要性,但可用的靶向治疗选择仍然很少。我们确定了2种新型烟酰胺类FLT3抑制剂(HSN608和HSN748),它们以亚纳摩尔浓度靶向FLT3突变,并对耐药性FLT3继发突变有效。这些化合物在耐药性AML、复发/难治性AML以及携带TET2表观遗传突变与FLT3ITD组合的AML中显示出抗白血病活性。我们证明,在体内,HSN748在抑制FLT3ITD方面优于FDA批准的FLT3抑制剂Gilteritinib。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
开发新型FLT3抑制剂,以克服AML中对现有FLT3抑制剂的耐药性。
核心机制
HSN748是一种II型FLT3抑制剂,通过占据DFG-out构象,抑制FLT3及其耐药突变体的激酶活性,从而阻断下游PI3K/AKT/mTOR和RAS/MAPK通路,诱导白血病细胞分化和凋亡。
主要证据
体外实验显示HSN748和HSN608对FLT3ITD及耐药突变细胞系(BaF3、MOLM14)具有亚纳摩尔级抑制活性;体内实验中,在MOLM14异种移植模型、Tet2–/–:Flt3ITD/ITD遗传小鼠模型以及多个PDX模型中,HSN748均显示出优于Gilteritinib的疗效。
研究意义
HSN748可能为FLT3突变的复发/难治性AML患者提供新的治疗选择。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

化合物合成与结构-活性关系(SAR)研究

优化HSN748的化学结构,提高其对FLT3突变体的选择性和效力。

合成了一系列HSN748类似物,通过替换哌嗪环、修饰三氟甲基等基团,评估其对FLT3ITD及耐药突变细胞系的抑制活性。

2

体外激酶结合和选择性分析

确定HSN748对FLT3及其突变体的结合亲和力,以及其对激酶组的选择性。

使用KINOMEScan平台对超过450种激酶进行结合分析,并计算HSN748对FLT3突变体的解离常数(Kd)。

3

分子对接和分子动力学模拟

预测HSN748与FLT3的结合模式,并评估其结合稳定性。

使用CANDOCK软件将HSN748与FLT3(PDB ID: 4XUF)进行对接,并进行100 ns的分子动力学模拟,分析配体与DFG基序的距离和RMSD。

4

体外细胞增殖抑制和信号通路分析

评估HSN608和HSN748对FLT3突变细胞增殖的抑制作用,并验证其对FLT3信号通路的抑制。

用不同浓度的抑制剂处理表达FLT3ITD、FLT3ITD–F691L、FLT3ITD–D835Y的BaF3细胞以及MOLM14、MV411细胞,测定细胞活力,并通过Western blot检测FLT3、STAT5、ERK的磷酸化水平。

5

体内药效和靶点抑制评估

评估HSN748在异种移植模型中的抗白血病效果,并验证其体内靶点抑制。

将MOLM14或MOLM14-F691L细胞植入NSG小鼠,给予HSN748或Gilteritinib治疗,监测肿瘤生长和生存期。通过药代动力学和药效动力学分析评估药物暴露和FLT3信号抑制。

6

蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析

全局评估HSN748对MOLM14细胞蛋白质表达和磷酸化状态的影响。

用100 nM HSN748处理MOLM14细胞2小时和24小时,进行基于质谱的蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析。

7

转录组学分析(RNA-Seq)

评估HSN748对MOLM14细胞基因表达的影响。

用2 nM HSN748处理MOLM14细胞24小时,提取RNA进行RNA-Seq分析,鉴定差异表达基因。

8

遗传小鼠模型中的疗效评估

在携带Tet2–/–和Flt3ITD/ITD突变的小鼠模型中验证HSN748的抗白血病活性。

将Tet2–/–:Flt3ITD/ITD小鼠的骨髓单个核细胞与野生型细胞混合移植入致死辐照的F1受体小鼠,6周后开始口服HSN748治疗(20 mg/kg,每周5次,共6周),分析外周血、脾脏和骨髓的细胞变化。

9

患者来源异种移植(PDX)模型中的疗效评估

在PDX模型中比较HSN748与Gilteritinib的抗白血病效果。

将多种突变组合的AML患者细胞移植入NSGS小鼠,1周后随机分组,给予HSN748或Gilteritinib治疗(20 mg/kg,口服,每周5天,共4周),监测外周血、脾脏和骨髓中人类CD45阳性细胞的比例,并评估生存期。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基----
胎牛血清----
WST-1试剂Clontech / Roche Diagnostics11644807001
pFLT3抗体Cell Signaling Technology3461
pSTAT5抗体Cell Signaling Technology9359
pERK抗体Cell Signaling Technology4370
ERK1/2抗体Santa Cruzsc514302
FLT3抗体Cell Signaling Technology3462
GAPDH-HRP抗体Cell Signaling Technology884
CANDOCK----
Trizol试剂----
甲基纤维素----
柠檬酸盐缓冲液----
NSG小鼠----
NSGS小鼠----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞活力测定
细胞密度(5×10^3细胞/孔)、药物处理时长(72小时)、WST-1孵育时间(4小时)
阅读提示:Methods:Cell culture and in vitro drug studies
Western blot
细胞处理时长(1小时)、抗体稀释比例未明确、蛋白上样量未明确
阅读提示:Methods:Western blotting
体内药效实验
细胞接种数量(5×10^5)、动物品系(NRG)、给药剂量(未明确,参照图例)、给药途径(口服)、给药频率(每天1次,每周5天)
阅读提示:Methods:In vivo drug studies 和 Figure 3 图例
药代动力学
给药剂量(未明确)、给药途径(静脉和口服)、采血时间点、LC/MS分析方法
阅读提示:Methods:In vivo drug studies
蛋白质组学实验
细胞处理浓度(100 nM)、处理时间(2小时和24小时)、生物学重复次数(3次)
阅读提示:Methods:Drug treatment for proteomics experiment
RNA-Seq实验
细胞处理浓度(2 nM)、处理时间(24小时)、生物学重复次数(3次)
阅读提示:Methods:RNA-Seq analysis
遗传小鼠模型
细胞移植比例(1:1)、受体小鼠辐照剂量(致死剂量)、治疗剂量(20 mg/kg,口服,每周5次,共6周)
阅读提示:Results:Therapeutic efficacy of HSN748 in a genetic mouse model...;Figure 6 图例
PDX模型
细胞移植数量(未明确)、辐照剂量(200 rads)、治疗剂量(20 mg/kg,口服,每周5天,共4周)
阅读提示:Results:HSN748 outperforms Gilteritinib...;Figure 7 图例