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81: Targeting casein kinase 2 in drug discovery: identification of new chemical entities
5es Journées scientifiques du CLARA
d’un carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC) ont une survie sans récidive à 3 ans qui n’excède pas 30 % et une survie globale à 5 ans de moins de 50 %. En effet, dans des modèles de glioblastomes il a été suggéré que la souspopulation des CSC serait plus résistante à l’irradiation conventionnelle que le reste de la population tumorale (Bao et al., 2006). De plus, il a été démontré que seules les CSC avaient la capacité de développer des tumeurs chez la souris et de recréer l’hétérogénéité caractéristique d’une tumeur (Graziano et al., 2008). En préalable à notre étude, nous avions développé au laboratoire un traitement capable de moduler transitoirement le statut redox d’une lignée cellulaire d’HNSCC (lignée SQ20B) par déplétion transitoire du glutathion endogène afin de radiosensibiliser ces cellules, tout en s’assurant d’une absence de cytotoxicité liée au traitement. L’association pharmacologique développée combine le diméthyl-fumarate (DMF), un agent déplétant du glutathion réduit intracellulaire et la L-buthionine sulfoxymine (BSO), un inhibiteur de la synthèse du glutathion. Dans la lignée SQ20B, une diminution du taux basal de glutathion de plus de 90 % est observée lorsque ces composés sont mis en contact avec les cellules pendant 4 h. Après irradiation des cellules traitées, nous avons montré par des approches in vitro, puis in vivo, que les cellules SQ20B meurent après activation de la voie intrinsèque de l’apoptose. La population de CSC présente dans les cellules SQ20B a donc été isolée par deux tris consécutifs fondés d’une part sur la capacité de ces cellules à exclure le Hoechst, et d’autre part sur l’expression du marqueur de surface CD44. La suite de notre travail a été d’étudier l’activation de la mort apoptotique radio-induite dans les CSC après déplétion transitoire en glutathion, comparé au reste de la population cellulaire (cellules non souches). Nous avons ainsi pu démontrer l’efficacité du traitement pharmacologique déplétant en glutathion qui, combiné à l’irradiation, sensibilise cette souspopulation cellulaire en déclenchant la mort cellulaire par apoptose et cela dans des proportions équivalentes à la population cellulaire totale. La stratégie adjuvante développée associée à l’irradiation radiosensibilise les CSC, ouvrant ainsi
S68
des perspectives quand à la réduction potentielle du risque de récidive locale de ce type de tumeurs. Remerciements : Travail soutenu par la Ligue contre le Cancer (comité de l’Ain) et le Centre ETOILE.
81 Targeting casein kinase 2 in drug discovery: identification of new chemical entities Zouhair Bouaziz/Samar Issa/Le Borgne Marc/Jose Joachim/ Gratz Andreas/Claudia Götz/Di Pietro Attilio/Pierre Falson/ Arnaud Ophélie UCBL/UCBL/UCBL/Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf/Heinrich-HeineUniversität Düsseldorf/Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf/IBCP/IBCP/ IBCP Contact : [email protected]
Casein Kinase 2 (CK2) is a highly pleiotropic serine/ threonine protein kinase whose list of substrates includes>300 proteins implicated in a wide variety of cell functions. The catalytic subunits of CK2 (alpha and/or alpha’) are constitutively active either alone or in combination with the regulatory betasubunits to give a heterotetrameric protein. High constitutive activity of CK2 is suspected to contribute to neoplasia. Based on literature and despite some years of effort, only a small number of promising CK2 inhibitors are available up-to-date. Ellagic acid, Emodin, Apigenin, tetrabromobenzotriazole (TBB), IQA and CX-4945 - the only one under clinical investigation - are representatives of the main classes of known CK2 inhibitors. The aim of this presentation is to identify new nitrogen-containing heterocycles (e.g. pyridocarbazolequinones, oxazinocarbazoles, indenoindoles and analogues) as potent inhibitors of human CK2. First, we wish to report on the synthesis work accomplished to reach our selection of molecules and secondly to present our biological data on CK2. In addition, many studies have demonstrated that small molecules protein kinase inhibitors (SM-PKI) can interact with several human multidrug resistance (MDR) ATP-binding cassette (ABC) proteins (e.g. ABCG2). All SM-PKI of last generation O
O
O
R2
O
O
A
R2 R2
B N C R1 O pyridocarbazolequinones
N R1 oxazinocarbazoles
N
R3
R1 O indenoindoles
Figure 6. Three series of potent human CK2 inhibitors.
Bull Cancer vol. 97 • N° spécial • mars 2010
d’un carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC) ont une survie sans récidive à 3 ans qui n’excède pas 30 % et une survie globale à 5 ans de moins de 50 %. En effet, dans des modèles de glioblastomes il a été suggéré que la souspopulation des CSC serait plus résistante à l’irradiation conventionnelle que le reste de la population tumorale (Bao et al., 2006). De plus, il a été démontré que seules les CSC avaient la capacité de développer des tumeurs chez la souris et de recréer l’hétérogénéité caractéristique d’une tumeur (Graziano et al., 2008). En préalable à notre étude, nous avions développé au laboratoire un traitement capable de moduler transitoirement le statut redox d’une lignée cellulaire d’HNSCC (lignée SQ20B) par déplétion transitoire du glutathion endogène afin de radiosensibiliser ces cellules, tout en s’assurant d’une absence de cytotoxicité liée au traitement. L’association pharmacologique développée combine le diméthyl-fumarate (DMF), un agent déplétant du glutathion réduit intracellulaire et la L-buthionine sulfoxymine (BSO), un inhibiteur de la synthèse du glutathion. Dans la lignée SQ20B, une diminution du taux basal de glutathion de plus de 90 % est observée lorsque ces composés sont mis en contact avec les cellules pendant 4 h. Après irradiation des cellules traitées, nous avons montré par des approches in vitro, puis in vivo, que les cellules SQ20B meurent après activation de la voie intrinsèque de l’apoptose. La population de CSC présente dans les cellules SQ20B a donc été isolée par deux tris consécutifs fondés d’une part sur la capacité de ces cellules à exclure le Hoechst, et d’autre part sur l’expression du marqueur de surface CD44. La suite de notre travail a été d’étudier l’activation de la mort apoptotique radio-induite dans les CSC après déplétion transitoire en glutathion, comparé au reste de la population cellulaire (cellules non souches). Nous avons ainsi pu démontrer l’efficacité du traitement pharmacologique déplétant en glutathion qui, combiné à l’irradiation, sensibilise cette souspopulation cellulaire en déclenchant la mort cellulaire par apoptose et cela dans des proportions équivalentes à la population cellulaire totale. La stratégie adjuvante développée associée à l’irradiation radiosensibilise les CSC, ouvrant ainsi
S68
des perspectives quand à la réduction potentielle du risque de récidive locale de ce type de tumeurs. Remerciements : Travail soutenu par la Ligue contre le Cancer (comité de l’Ain) et le Centre ETOILE.
81 Targeting casein kinase 2 in drug discovery: identification of new chemical entities Zouhair Bouaziz/Samar Issa/Le Borgne Marc/Jose Joachim/ Gratz Andreas/Claudia Götz/Di Pietro Attilio/Pierre Falson/ Arnaud Ophélie UCBL/UCBL/UCBL/Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf/Heinrich-HeineUniversität Düsseldorf/Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf/IBCP/IBCP/ IBCP Contact : [email protected]
Casein Kinase 2 (CK2) is a highly pleiotropic serine/ threonine protein kinase whose list of substrates includes>300 proteins implicated in a wide variety of cell functions. The catalytic subunits of CK2 (alpha and/or alpha’) are constitutively active either alone or in combination with the regulatory betasubunits to give a heterotetrameric protein. High constitutive activity of CK2 is suspected to contribute to neoplasia. Based on literature and despite some years of effort, only a small number of promising CK2 inhibitors are available up-to-date. Ellagic acid, Emodin, Apigenin, tetrabromobenzotriazole (TBB), IQA and CX-4945 - the only one under clinical investigation - are representatives of the main classes of known CK2 inhibitors. The aim of this presentation is to identify new nitrogen-containing heterocycles (e.g. pyridocarbazolequinones, oxazinocarbazoles, indenoindoles and analogues) as potent inhibitors of human CK2. First, we wish to report on the synthesis work accomplished to reach our selection of molecules and secondly to present our biological data on CK2. In addition, many studies have demonstrated that small molecules protein kinase inhibitors (SM-PKI) can interact with several human multidrug resistance (MDR) ATP-binding cassette (ABC) proteins (e.g. ABCG2). All SM-PKI of last generation O
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O
R2
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A
R2 R2
B N C R1 O pyridocarbazolequinones
N R1 oxazinocarbazoles
N
R3
R1 O indenoindoles
Figure 6. Three series of potent human CK2 inhibitors.
Bull Cancer vol. 97 • N° spécial • mars 2010