Introduction of small-molecule inhibitors of B-cell receptor signaling and BCL2 protein significantly improves therapeutic options in chronic lymphocytic leukemia. However, some patients suffer from adverse effects mandating treatment discontinuation, and cases with TP53 defects more frequently experience early progression of the disease. Development of alternative therapeutic approaches is, therefore, of critical importance. Here we report details of the anti-chronic lymphocytic leukemia single-agent activity of MU380, our recently identified potent, selective, and metabolically robust inhibitor of checkpoint kinase 1. We also describe a newly developed enantioselective synthesis of MU380, which allows preparation of gram quantities of the substance. Checkpoint kinase 1 is a master regulator of replication operating primarily in intra-S and G2/M cell cycle checkpoints. Initially tested in leukemia and lymphoma cell lines, MU380 significantly potentiated efficacy of gemcitabine, a clinically used inducer of replication stress. Moreover, MU380 manifested substantial single-agent activity in both TP53-wild type and TP53-mutated leukemia and lymphoma cell lines. In chronic lymphocytic leukemia-derived cell lines MEC-1, MEC-2 (both TP53-mut), and OSU-CLL (TP53-wt) the inhibitor impaired cell cycle progression and induced apoptosis. In primary clinical samples, MU380 used as a single-agent noticeably reduced the viability of unstimulated chronic lymphocytic leukemia cells as well as those induced to proliferate by anti-CD40/IL-4 stimuli. In both cases, effects were comparable in samples harboring p53 pathway dysfunction (TP53 mutations or ATM mutations) and TP53-wt/ATM-wt cells. Lastly, MU380 also exhibited significant in vivo activity in a xenotransplant mouse model (immunodeficient strain NOD-scid IL2Rγnull ) where it efficiently suppressed growth of subcutaneous tumors generated from MEC-1 cells.

• MeSH
• antimetabolity antitumorózní farmakologie   MeSH
• apoptóza MeSH
• buněčný cyklus MeSH
• checkpoint kinasa 1 antagonisté a inhibitory   MeSH
• chemorezistence účinky léků   MeSH
• chronická lymfatická leukemie farmakoterapie   genetika   patologie   MeSH
• deoxycytidin analogy a deriváty   farmakologie   MeSH
• inhibitory proteinkinas farmakologie   MeSH
• lidé MeSH
• mutace * MeSH
• myši inbrední NOD MeSH
• myši SCID MeSH
• myši MeSH
• nádorové biomarkery genetika   MeSH
• nádorové buňky kultivované MeSH
• nádorový supresorový protein p53 genetika   MeSH
• piperidiny farmakologie   MeSH
• proliferace buněk MeSH
• pyrazoly farmakologie   MeSH
• pyrimidiny farmakologie   MeSH
• regulace genové exprese u nádorů účinky léků   MeSH
• synergismus léků * MeSH
• xenogenní modely - testy antitumorózní aktivity MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• myši MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

As treatment options for patients with incurable metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC) are considerably limited, novel effective therapeutic options are needed. Checkpoint kinase 1 (CHK1) is a highly conserved protein kinase implicated in the DNA damage response (DDR) pathway that prevents the accumulation of DNA damage and controls regular genome duplication. CHK1 has been associated with prostate cancer (PCa) induction, progression, and lethality; hence, CHK1 inhibitors SCH900776 (also known as MK-8776) and the more effective SCH900776 analog MU380 may have clinical applications in the therapy of PCa. Synergistic induction of DNA damage with CHK1 inhibition represents a promising therapeutic approach that has been tested in many types of malignancies, but not in chemoresistant mCRPC. Here, we report that such therapeutic approach may be exploited using the synergistic action of the antimetabolite gemcitabine (GEM) and CHK1 inhibitors SCH900776 and MU380 in docetaxel-resistant (DR) mCRPC. Given the results, both CHK1 inhibitors significantly potentiated the sensitivity to GEM in a panel of chemo-naïve and matched DR PCa cell lines under 2D conditions. MU380 exhibited a stronger synergistic effect with GEM than clinical candidate SCH900776. MU380 alone or in combination with GEM significantly reduced spheroid size and increased apoptosis in all patient-derived xenograft 3D cultures, with a higher impact in DR models. Combined treatment induced premature mitosis from G1 phase resulting in the mitotic catastrophe as a prestage of apoptosis. Finally, treatment by MU380 alone, or in combination with GEM, significantly inhibited tumor growth of both PC339-DOC and PC346C-DOC xenograft models in mice. Taken together, our data suggest that metabolically robust and selective CHK1 inhibitor MU380 can bypass docetaxel resistance and improve the effectiveness of GEM in DR mCRPC models. This approach might allow for dose reduction of GEM and thereby minimize undesired toxicity and may represent a therapeutic option for patients with incurable DR mCRPC.

• MeSH
• buněčná smrt účinky léků   MeSH
• checkpoint kinasa 1 antagonisté a inhibitory   metabolismus   MeSH
• chemorezistence účinky léků   MeSH
• deoxycytidin analogy a deriváty   farmakologie   MeSH
• docetaxel farmakologie   MeSH
• lidé MeSH
• mitóza * účinky léků   MeSH
• myši SCID MeSH
• nádorové buněčné linie MeSH
• nádory prostaty patologie   MeSH
• piperidiny chemie   farmakologie   MeSH
• proliferace buněk účinky léků   MeSH
• pyrazoly chemie   farmakologie   MeSH
• pyrimidiny chemie   farmakologie   MeSH
• S fáze účinky léků   MeSH
• xenogenní modely - testy antitumorózní aktivity MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

Checkpoint-mediated dependency of tumor cells can be deployed to selectively kill them without substantial toxicity to normal cells. Specifically, loss of CHK1, a serine threonine kinase involved in the surveillance of the G2-M checkpoint in the presence of replication stress inflicted by DNA-damaging drugs, has been reported to dramatically influence the viability of tumor cells. CHK1's pivotal role in maintaining genomic stability offers attractive opportunity for increasing the selectivity, effectivity, and reduced toxicity of chemotherapy. Some recently identified CHK1 inhibitors entered clinical trials in combination with DNA antimetabolites. Herein, we report synthesis and profiling of MU380, a nontrivial analogue of clinically profiled compound SCH900776 possessing the highly unusual N-trifluoromethylpyrazole motif, which was envisioned not to undergo metabolic oxidative dealkylation and thereby provide greater robustness to the compound. MU380 is a selective and potent inhibitor of CHK1 which sensitizes a variety of tumor cell lines to hydroxyurea or gemcitabine up to 10 times. MU380 shows extended inhibitory effects in cells, and unlike SCH900776, does not undergo in vivo N-dealkylation to the significantly less selective metabolite. Compared with SCH900776, MU380 in combination with GEM causes higher accumulation of DNA damage in tumor cells and subsequent enhanced cell death, and is more efficacious in the A2780 xenograft mouse model. Overall, MU380 represents a novel state-of-the-art CHK1 inhibitor with high potency, selectivity, and improved metabolic robustness to oxidative N-dealkylation. Mol Cancer Ther; 16(9); 1831-42. ©2017 AACR.

• MeSH
• antitumorózní látky chemická syntéza   farmakologie   MeSH
• apoptóza účinky léků   MeSH
• biologické markery MeSH
• buněčný cyklus účinky léků   MeSH
• checkpoint kinasa 1 antagonisté a inhibitory   MeSH
• chemorezistence účinky léků   MeSH
• dealkylace účinky léků   MeSH
• inhibitory proteinkinas chemická syntéza   farmakologie   MeSH
• kontrolní body buněčného cyklu účinky léků   MeSH
• lidé MeSH
• metylace MeSH
• modely nemocí na zvířatech MeSH
• molekulární struktura MeSH
• myši MeSH
• nádorové buněčné linie MeSH
• pyrazoly farmakologie   MeSH
• pyrimidiny farmakologie   MeSH
• vztah mezi dávkou a účinkem léčiva MeSH
• xenogenní modely - testy antitumorózní aktivity MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• myši MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Východiska: Současné in vitro modelové systémy plně neodrážejí biologickou a klinickou diverzitu karcinomu prostaty (prostate cancer – PCa). Organoidy jsou 3D in vitro buněčné kultury, které mohou lépe rekapitulovat heterogenitu onemocnění a zachovat vlastnosti původního nádoru. Krátkodobá ex vivo kultivace PCa tkání může také usnadnit testování léčiv v personalizované medicíně. Materiál a metody: Pro organoidní kultivaci jsme zpracovali jak nádorovou, tak normální tkáň od 50 pacientů, kteří podstoupili radikální prostatektomii nebo transuretrální resekci prostaty. Kromě toho jsme využili techniku ex vivo tkáňové kultivace a provedli krátkodobý experiment s použitím gemcitabinu a inhibitoru Chk1 MU380 ve vzorcích od 10 pacientů. Výsledky: Celkem jsme byli schopni kultivovat organoidy z 58 % nádorových (29/50) a 69 % normálních tkání (20/29). Imunohistochemické barvení dvou reprezentativních případů odhalilo buněčnou pozitivitu na pan-cytokeratin potvrzující přítomnost epiteliálních buněk. Nadměrná exprese proteinů AMACR a ERG v nádorech však nebyla zachována v organoidech. Dalším omezením bylo udržení organoidů pouze do první pasáže, obvykle po dobu 3 týdnů. Dále byly provedeny krátkodobé testy v ex vivo kultuře nádorových tkání od deseti pacientů. Tkáňové vzorky z prostatektomií většinou vykazovaly nízkou míru proliferace a Ki-67 pozitivity. Další nevýhodou tohoto přístupu byla nekonzistentní morfologie mezi jednotlivými tkáňovými fragmenty. Pouze jeden případ vykazoval vysokou míru proliferace pro testování léčiv a nádorová tkáň byla přítomna ve všech testovaných vzorcích. V naší práci také poskytujeme přehled nedávných studií a podrobné srovnání kultivačních podmínek. Závěr: Podařilo se nám ustavit kultury organoidů i fragmentů tkání z primárních nádorů prostaty. Exprese nádorových markerů však nebyla zachována v získaných organoidech. Nekonzistentní morfologie a nízká proliferace ztěžovaly interpretaci výsledků testování léčiv u většiny případů. Přesto mohou být tyto přístupy slibné při použití tkání z metastatického kastračně rezistentního karcinomu prostaty.

Background: Current in vitro model systems do not fully reflect the biological and clinical diversity of prostate cancer (PCa). Organoids are 3D in vitro cell cultures that may better recapitulate disease heterogeneity and retain parental tumor characteristics. Short-term ex vivo culture of PCa tissues may also facilitate drug testing in personalized medicine. Materials and methods: For organoid culture, we have processed both cancer and normal tissues from 50 patients who underwent radical prostatectomy or transurethral resection of the prostate. In addition, we exploited the ex vivo tissue culture technique and performed short-term chemotherapy assay using gemcitabine and Chk1 inhibitor MU380 in 10 patient samples. Results: In total, we were able to cultivate organoids from 58% of tumors (29/50) and 69% of normal tissue (20/29). Immunohistochemical staining of two representative cases revealed cell positivity for pan-cytokeratin confirming the presence of epithelial cells. However, the overexpression of AMACR and ERG proteins in tumors was not recapitulated in organoids. Another limitation was the propagation of organoids only up to 3 weeks till the first passage. Next, a short-term drug test was performed for ten patients using ex vivo tissue culture. Samples from prostatectomies mostly presented a low proliferation rate as assessed by Ki-67 staining. Another drawback of this approach was inconsistent tissue morphology among particular tissue fragments. Only one case showed a high proliferation rate for drug testing and tumor tissue was present in all tested samples. In our work, we also provide an overview of recent studies and a detailed comparison of culture conditions. Conclusion: We have established cultures of both organoids and tissue fragments from PCa patient samples. However, the expression of tumor markers was not recapitulated in organoids. Inconsistent morphology among tissue fragments and low proliferation hampered the interpretation of the drug testing in most cases. Still, these approaches may be promising using tissues from metastatic castration-resistant prostate cancer.

• Klíčová slova
• ex vivo,
• MeSH
• individualizovaná medicína metody   MeSH
• klinická studie jako téma MeSH
• kultivační techniky MeSH
• lidé MeSH
• nádorové buňky kultivované MeSH
• nádory prostaty * patologie   MeSH
• organoidy metabolismus   patologie   MeSH
• transuretrální resekce prostaty MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH