Descubrimiento y evaluación biológica de un sistema pirido[2,3-d]pirimidínico como potencial pan-inhibidor para el tratamiento del cáncer de pulmón

Abstract

El laboratori de síntesi del IQS presenta una amplia experiència en la síntesi de compostos heterocíclics amb estructura pirido[2,3-d]pirimidínica similars a les de diferents ITQs, l’ús dels quals està amplament estès com ibrutinib. Es van seleccionar 60 d’aquests compostos per ser estudiats enfront de 24 tirosina-quinases, dels quals en els 16 amb millors resultats es van iniciar els estudis biològics in vitro. Tres d’aquest compostos van resultar actius amb IC50 inferiors a 5 µM. No obstant, l’elevada toxicitat selectiva i la senzillesa sintètica d’un d’ells, van propiciar que el desenvolupament posterior es realitzés tan sols amb PB1. PB1 és una molècula orgànica petita amb una ruta sintètica simple que ha mostrat una elevada activitat contra la proteïna DDR2 purificada en les formes wt i mutada. El compost s’ha estudiat posteriorment en un ampli panell de línies cel·lulars tumorals de diferents orígens i histologies en les que va presentar una bona activitat antiproliferativa amb IC50s inferiors a 1 μM enfront de: i. Línies cel·lulars SCC amb mutacions de DDR2 com la H2286 o la HCC366. ii. Línies cel·lulars tumorals de pulmó SCC amb DDR2 wt com H520 i H1703. iii. Algunes línies cel·lulars d’adenocarcinoma pulmonar amb mutacions de KRAS com la A549. iv. La línia cel·lular SW48 de adenocarcinoma colorrectal amb la mutació puntual G719 del exó 18 de EGFR. Les dues línies cel·lulars assajades portadores de la mutació activadora I638F de DDR2 són extremadament sensibles a PB1, amb una IC50 en l’interval nanomolar. El compost també presenta una bona activitat enfront de cèl·lules amb la mutació L239R de DDR2. S’han generat dues línies cel·lulars resistents a dasatinib, un inhibidor de DDR2, derivades de les línies cel·lulars H2286 i HCC366. Les cèl·lules han presentat IC50s per a dasatinib superiors a 25 μM, però es mantenen sensibles a PB1, amb IC50s de 0,6 μM i 5,92 μM, respectivament. Finalment, quan PB1 s’ha estudiat en línies cel·lulars no tumorals no s’ha observat toxicitat a les concentracions assajades (fins a 50 μM) indicant un bon índex terapèutic del compost. Els estudis de western blot s’han utilitzat per estudiar els efectes de l’activació de DDR2, ERK i AKT en presencia de PB1 a diferents línies cel·lulars i elucidar el seu mecanisme d’acció. Els estudis anteriors s’han complementat amb estudis preliminars in vivo per decidir sobre la continuació del desenvolupament de PB1.

El laboratorio de síntesis del IQS posee amplia experiencia en la síntesis de compuestos heterocíclicos con estructura pirido[2,3-d]pirimidínica similares a ITQs cuyo uso clínico está ampliamente extendido como ibrutinib. Así pues, se seleccionaron 60 de estos compuestos para ser estudiados frente 24 tirosina-quinasas, de los cuáles en los 16 con mejores resultados se iniciaron sus estudios biológicos in vitro. Tres de estos compuestos resultaron activos con IC50 inferiores a 5 µM. Sin embargo, la elevada toxicidad selectiva y la sencillez sintética de uno de ellos, propiciaron que el desarrollo posterior tan solo se llevó a cabo con PB1. PB1 es una molécula orgánica pequeña con una ruta sintética simple que ha presentado una elevada actividad contra la proteína DDR2 purificada en sus formas wt y mutada. El compuesto se ha probado posteriormente en un panel de líneas celulares tumorales de diferentes orígenes e histologías en las que mostró una buena actividad antiproliferativa con IC50s inferiores a 1 μM frente: i. Líneas celulares SCC con mutaciones de DDR2 como la H2286 y la HCC366. ii. Líneas celulares tumorales de pulmón SCC con DDR2 wt como la H520 y la H1703. iii. Algunas líneas celulares de adenocarcinoma pulmonar con mutaciones de KRAS como la A549. iv. La línea celular SW48 de adenocarcinoma colorrectal con la mutación puntual G719S del exón 18 de EGFR. Las dos líneas celulares ensayadas portadoras de la mutación activadora I638F de DDR2 son extremadamente sensibles a PB1, con una IC50 en el rango nanomolar. El compuesto también muestra una buena actividad contra células con la mutación L239R de DDR2. Se han generado dos líneas celulares resistentes a dasatinib, un inhibidor de DDR2, derivadas de las líneas celulares H2286 y HCC366. Las células han mostrado IC50s para dasatinib superiores a 25 μM, pero permanecen sensibles a PB1, con IC50s de 0,6 μM y 5,92 μM, respectivamente. Finalmente, cuando PB1 se ha ensayado en líneas celulares no tumorales no se ha observado toxicidad a las concentraciones ensayadas (hasta 50 μM) indicando un buen índice terapéutico del compuesto. Los estudios de western blot se han utilizado para estudiar los efectos de la activación en DDR2, ERK y AKT en presencia de PB1 en distintas líneas celulares y elucidar su mecanismo de acción. Los estudios anteriores se han complementado con estudios preliminares in vivo para decidir sobre la continuación del desarrollo de PB1.

The Laboratori de Síntesi de l’IQS has developed some highly efficient heterocyclic synthetic procedures for the synthesis of pyrido[2,3-d]pyrimidines that are structurally similar to some well stated TKs inhibitors whose clinical use is widely extended such us ibrutinib. 60 of these compounds were selected to be tested in front of 24 tyrosine kinases. The 16 compounds with better results were used to initialize the in vitro experiments. 3 of these compounds have IC50 below 5 µM. However, the selective toxicity and the simple synthetic route of PB1, propitiate that the consequent biological development was only done with it. PB1 is a small organic molecule with a simple synthesis route that showed a strong inhibitory activity against wt and mutated purified DDR2 protein. The compound was subsequently tested in a panel of tumor cell lines from different origins and histologies. PB1 showed a good antiproliferative activity, with IC50 below 1 µM against: i. SCC cell lines with DDR2 mutations such as H2286 or HCC366. ii. SCC lung tumor cell lines wt for DDR2 such as H520 or H1703. iii. Some lung adenocarcinoma cell lines with KRAS mutations such as A549. iv. ADC colorectal cell line, SW48, with the mutation G719S in the exon 18 of EGFR. Remarkably, the two cell lines tested carrying the I638F DDR2 activating mutation were extremely sensitive to PB1, with an IC50 in the nanomolar range. The compound also showed a good activity against cells harboring the L239R DDR2 mutation. We also generated two cells lines resistant to dasatinib derived from the H2286 and HCC366 cell lines. The cells showed IC50s for dasatinib over 25 µM, but they remained sensitive to PB1, with IC50s of 0.6 µM and 5.92 µM, respectively. Finally, when PB1 was tested in non-tumor cell lines, no toxicity was observed at the tested concentrations (up to 50 µM) indicating a good therapeutic index of the compound. Western blotting was used to study the effects of PB1 in DDR2, ERK and AKT activation in different cell lines and to elucidate its mechanism of action. The previous studies were completed with in vivo preliminary studies to decide about the project development.