Overcoming Resistance Mechanisms in Hedgehog and Myc-amplified Medulloblastoma
克服 Hedgehog 和 Myc 扩增的髓母细胞瘤的耐药机制
基本信息
- 批准号:10527353
- 负责人:
- 金额:$ 40.07万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-12-01 至 2025-11-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalApolipoprotein EApoptosisBenzeneBindingBiodistributionBlood - brain barrier anatomyBrainBrain NeoplasmsCRISPR/Cas technologyCellsCerebellumChemoresistanceChildhood Brain NeoplasmClinical TrialsCombined Modality TherapyCyclin D1Cytoplasmic GranulesDevelopmentDoseDrug CombinationsDrug Delivery SystemsDrug KineticsDrug TransportEncapsulatedErinaceidaeEvaluationFormulationGenesGenetic TranscriptionGenetic VariationHepatotoxicityHumanImmune EvasionImplantIndividualInjectionsLaboratoriesLigandsLiverMB03MYC geneMYCN geneMalignant NeoplasmsMetabolismModelingMusMutateMutationNeuronsOrganPathway interactionsPatientsPeptidesPharmaceutical PreparationsPhosphatidylinositolsPhosphotransferasesPrimary NeoplasmProliferatingResistanceSHH geneSignal PathwaySystemTherapeuticToxic effectTransgenic MiceTransgenic OrganismsTumor BurdenTumor ImmunityTumorigenicityanalogantitumor effectblood-brain barrier crossingcancer stem cellcell growthcell killingchemotherapycopolymerdrug developmenteffective therapygenetic makeupimaging approachin vivo imaging systeminhibitorinnovationkinase inhibitormedulloblastomamedulloblastoma cell linemetermouse modelmutantnanoparticlenanopolymerneoplastic cellnerve stem cellneurotoxicneurotoxicitynovelnovel therapeuticspatient derived xenograft modelpeptidomimeticsprogrammed cell death ligand 1resistance mechanismside effectsmall moleculesmoothened signaling pathwaystem cell proliferationtargeted treatmenttechnology platformtherapeutic targettumortumorigenicuptake
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Medulloblastoma (MB) is a pediatric brain tumor arising from the cerebellum. MB treatment is challenging
due to diverse genetic make-up, resistance to chemotherapy, inefficient drug transport across the blood brain
barrier (BBB) and drug induced neurotoxicity. Hedgehog (Hh) and IGF/PI3K signaling pathways regulate cell
growth, cancer stem cell (CSC) proliferation, and tumorigenicity in MB patients. Hh inhibitors are effective
initially to treat SHH-MB, but their repeated use develops chemoresistance due to mutations in SMOothened
(SMO) but can be overcome by modulating GLI, which is downstream of SMO using SF2523, which is a
BRD4/PI3K dual inhibitor and inhibits MYCN expression. In our preliminary studies, we synthesize SMO
inhibitor 2-chloro-N1-[4-chloro-3-(2-pyridinyl) phenyl]-N4, N4-bis (2-pyridinyl methyl)-1, 4-benzene-
dicarboxamide (MDB5). MDB5 and SF2523 effectively inhibited the proliferation of ONS-76 and HD-MB03
cells in a dose dependent manner, with significantly higher cell killing when these drugs were used in
combination. Treatment of HD-MB03 cells with the combination of these two drugs showed significantly higher
decrease in colony formation and cyclin D1 expression but higher increase in Bax expression, compared to
individual drugs. We synthesized mPEG-b-PCC-g-DC copolymer, with 5.1±0.21 and 6.5±0.1% loading for
MDB5 and SF2523 when formulated into nanoparticles (NPs). There was sustained drug release from NPs,
wherein 100% of MDB5 was released in 50 h, but only 60% of SF2523 was released in 80 h. Targeted NPs were
prepared by mixing COG-133-PEG-b-PCC-g-DC and mPEG-b-PCC-g-DC at 10/90, 20/80 and 30/70 ratios, with
the highest cellular uptake at 30/70 ratio. Systemic administration of COG-133-NPs loaded SF2523 into
orthotopic SHH-MB tumor bearing NSG mice resulted in significantly higher drug concentration in the brain at
6 and 24h post administration compared to non-targeted NPs loaded with this drug while systemic injection of
free drug showed negligible drug concentration in the brain. Moreover, systemic administration of COG-133-NPs
loaded with MDB5 and SF2523 resulted in decreased tumor burden compared to non-targeted NPs of MDB5 and
SF2523 as determined by IVIS imaging, with no hepatic toxicity. Our hypothesis is that BRD4/PI3K and Hh
signaling pathways exert control over CSC proliferation in SHH-MB and hence represents a target for therapeutic
exploitation with small molecules which can inhibit these signaling pathways. Our specific aims are to i) evaluate
the resensitization effects of MDB5 and SF2523 on SHH and MYC driven MB and patient derived xenograft
(PDX) cells; ii) formulate MDB5 and SF2523 into NPs with COG-133 conjugation and determine biodistribution
and systemic/organ toxicity; and iii) determine effects of targeted NPs loaded with SF2523 and MDB5 in SHH
and MYC driven orthotopic, patient derived xenograft (PDX) and transgenic SmoA1 MB mouse models. Long-
term significance. Successful completion of this project will provide a platform technology for treating SHH-
MB and other brain tumors using this innovative NP-based combination therapy of Hh and BRD4/PI3K inhibitors.
项目概要
髓母细胞瘤 (MB) 是一种由小脑引起的儿童脑肿瘤,治疗具有挑战性。
由于不同的基因组成、对化疗的抵抗力、药物在血脑中的转运效率低下
屏障(BBB)和药物诱导的神经毒性(Hh)和IGF/PI3K信号通路调节细胞。
Hh 抑制剂可有效抑制 MB 患者的生长、癌症干细胞 (CSC) 增殖和致瘤性。
最初用于治疗 SHH-MB,但由于 SMOothened 突变,重复使用会产生化疗耐药性
(SMO),但可以通过调制 GLI 来克服,GLI 是使用 SF2523 的 SMO 下游,SF2523 是
BRD4/PI3K双重抑制剂并抑制MYCN表达在我们的初步研究中,我们合成了SMO。
抑制剂 2-氯-N1-[4-氯-3-(2-吡啶基)苯基]-N4, N4-双(2-吡啶基甲基)-1, 4-苯-
二甲酰胺 (MDB5) 和 SF2523 有效抑制 ONS-76 和 HD-MB03 的增殖。
以剂量依赖性方式对细胞进行杀伤,当这些药物用于
联合使用这两种药物对 HD-MB03 细胞的治疗效果显着更高。
与相比,集落形成和细胞周期蛋白 D1 表达减少,但 Bax 表达增加更多
我们合成了 mPEG-b-PCC-g-DC 共聚物,负载量为 5.1±0.21 和 6.5±0.1%。
MDB5 和 SF2523 当配制成纳米颗粒 (NP) 时,药物会从 NP 中持续释放。
MDB5在50小时内释放了100%,但SF2523在80小时内仅释放了60%。
通过以 10/90、20/80 和 30/70 的比例混合 COG-133-PEG-b-PCC-g-DC 和 mPEG-b-PCC-g-DC 来制备,
将 SF2523 负载的 COG-133-NP 全身给药时细胞摄取率最高。
原位SHH-MB荷瘤NSG小鼠导致大脑中药物浓度显着升高
给药后 6 小时和 24 小时与全身注射该药物时负载该药物的非靶向 NP 相比
此外,全身施用 COG-133-NP 后,游离药物在大脑中的药物浓度可以忽略不计。
与 MDB5 和 SF2523 的非靶向 NP 相比,装载 MDB5 和 SF2523 导致肿瘤负荷减少
通过 IVIS 成像确定 SF2523 没有肝毒性,我们的假设是 BRD4/PI3K 和 Hh。
信号通路对 SHH-MB 中的 CSC 增殖进行控制,因此代表了治疗的靶点
我们的具体目标是 i) 评估可抑制这些信号通路的小分子。
MDB5 和 SF2523 对 SHH 和 MYC 驱动的 MB 和患者来源的异种移植物的再敏作用
(PDX) 细胞;ii) 将 MDB5 和 SF2523 配制为具有 COG-133 缀合的 NP,并确定生物分布
和全身/器官毒性;和 iii) 确定负载 SF2523 和 MDB5 的靶向 NP 在 SHH 中的作用
和 MYC 驱动的原位、患者来源的异种移植 (PDX) 和转基因 SmoA1 MB 小鼠模型。
该项目的成功完成将为治疗SHH-提供平台技术。
使用这种基于 NP 的 Hh 和 BRD4/PI3K 抑制剂的创新联合疗法治疗 MB 和其他脑肿瘤。
项目成果
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