Targeting metabolic vulnerabilities induced by the 1p19q codeletion in oligodendrogliomas

针对少突胶质细胞瘤中 1p19q 编码缺失引起的代谢脆弱性

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY Gliomas are the most common malignant primary brain tumors in adults. Among gliomas driven by mutant isocitrate dehydrogenase, tumors harboring a 1p/19q codeletion are classified as oligodendrogliomas. Current therapies such as radiation and chemotherapy are highly toxic and cause long-lasting and life-altering deficits in cognitive and physical abilities. Importantly, although oligodendroglioma patients live for years with standard treatment, tumors inevitably recur and cause patient death. Since the 1p/19q codeletion is a hallmark of oligodendrogliomas, identifying metabolic vulnerabilities associated with the 1p/19 codeletion can lead to precision medicines for oligodendroglioma patients. Glycolytic metabolism, in particular, fuels biosynthesis and bioenergetics and is central to tumor proliferation. The glycolytic gene enolase 1, which is located on chromosome 1p36.23, is lost in oligodendrogliomas due to the 1p/19q codeletion, leaving these tumors dependent on enolase 2 (ENO2) for continued glycolysis. Our studies indicate that inhibiting ENO2 using a safe, potent ENO2 inhibitor (POMHEX) downregulates glycolysis in patient-derived oligodendrogliomas. However, ENO2 inhibition leads to a compensatory activation of pyruvate dehydrogenase (PDH), a key tricarboxylic acid (TCA) cycle enzyme. Importantly, combining POMHEX with the novel safe PDH inhibitor CPI- 613 completely abrogates glycolysis, the TCA cycle and oligodendroglioma growth. We will, therefore, test the hypothesis that targeting ENO2 and PDH is a precision therapy strategy for oligodendrogliomas (Aim 1). Successful translation of novel therapies is hindered by the lack of companion biomarkers that report on response to therapy. Magnetic resonance imaging, which is the mainstay of glioma imaging, fails to accurately report on response to therapy. Deuterium Magnetic Resonance Spectroscopy (DMRS) following administration of 2H-labeled substrates such as glucose is a safe clinically translatable method of imaging glycolytic flux in vivo. In Aim 2, we will examine the ability of 2H-glucose to report on response to ENO2 and PDH inhibition in oligodendrogliomas in vivo at clinically relevant field strength (3T). Our proposal is innovative and impactful because it will validate ENO2 and PDH as precision targets for oligodendrogliomas in this era of genomic medicine. Since the safety of POMHEX and CPI-613 has been established in primates and humans, and since DMRS can be readily deployed on clinical MR scanners, our therapies and companion biomarkers have the potential to be rapidly translated to the clinic. In essence, by simultaneously targeting metabolism for therapy and for imaging treatment response, our studies will enable precision medicine that improves outcomes and quality of life for oligodendroglioma patients.
项目摘要 神经胶质瘤是成人最常见的恶性原发性脑肿瘤。在突变体驱动的神经胶质瘤中 异位酸脱氢酶,具有1p/19q codeletion的肿瘤被分类为寡胶质细胞瘤。当前的 诸如放射和化学疗法等疗法有剧毒,并导致持久和改变生活的缺陷 在认知和身体能力中。重要的是,尽管少突可瘤患者患有标准多年 治疗,肿瘤不可避免地会复发并导致患者死亡。由于1p/19q codeletion是 少突endrogliomas,识别与1p/19 codeletion相关的代谢漏洞可能导致 少突可瘤患者的精密药物。特别是糖酵解代谢,促进生物合成和 生物能学,对于肿瘤增殖至关重要。糖酵解基因烯醇酶1,位于 1p36.23染色体,由于1p/19q codeletion而在寡头胶质瘤中丢失,留下这些肿瘤 取决于烯醇酶2(ENO2)进行持续糖酵解。我们的研究表明,使用A抑制ENO2 安全,有效的ENO2抑制剂(POMHEX)下调了患者衍生的寡糖瘤中的糖酵解。 但是,ENO2抑制导致丙酮酸脱氢酶(PDH)的补偿性激活,钥匙 三羧酸(TCA)循环酶。重要的是,将POMHEX与新型的安全PDH抑制剂CPI结合在一起 613完全消除了糖酵解,TCA循环和少突胶质瘤的生长。因此,我们将测试 靶向ENO2和PDH是寡聚胶质瘤的精确疗法策略(AIM 1)的假设。 由于缺乏报告的伴侣生物标志物的妨碍了新的疗法的成功翻译 对治疗的反应。磁共振成像是神经胶质瘤成像的中流 报告对治疗的反应。给药后,氘磁共振光谱(DMR) 2H标记的底物(例如葡萄糖)是一种可靠的临床翻译方法,可在 体内。在AIM 2中,我们将研究2H-葡萄糖报告对ENO2和PDH抑制作用的能力 在临床相关的田间强度(3T)的体内少突胶质瘤。 我们的建议具有创新性和影响力,因为它将验证ENO2和PDH作为精确目标 在这个基因组医学时代,少突endrogliomas。由于POMHEX和CPI-613的安全 在灵长类动物和人类中建立,并且由于DMR可以很容易地部署在临床MR扫描仪上,所以我们 疗法和伴侣生物标志物具有迅速转化为诊所的潜力。本质上,由 同时将代谢用于治疗和成像治疗反应,我们的研究将实现 精确药物改善少突可瘤患者的结局和生活质量。

项目成果

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