Einleitung: In den vergangenen Jahren wurde die gezielte Inhibition der sogenannten ‚epigenetische Readers‘ ausführlich untersucht. Die Proteine aus der Bromodomänen und extraterminale Domänen (BET)-Familie, insbesondere das Bromodomäne enthaltende Protein 4 (BRD4), sind solche ‚epigenetischer Readers‘, dessen Inhibition zur Unterdrückung der MYC-Transkription führt. Derartige BET-Inhibition eröffnet Möglichkeiten einer gezielten Behandlung pädiatrischer Hirntumoren mit sehr schlechter Prognose. Dazu zählt das Medulloblastom, der häufigste maligne Hirntumor im Kindesalter, der aus embryonalen Zellen im Kleinhirn hervorgeht. Sein MYC-abhängiger Subtyp stellt eine Hochrisiko-Gruppe dar, die sich durch den aggressivsten Verlauf und das ungünstigste Prognose auszeichnet. MK-8628 ist ein oral bioverfügbarer, niedermolekularer BET-Inhibitor, der effektiv BRD4 inhibiert und die Expression von MYC herunterreguliert. In dieser Studie wurde die Wirksamkeit vom MK-8628 in präklinischen Modellen des Medulloblastoms in vitro und in vivo bewertet und die Ergebnisse mit bereits existierenden BET-Inhibitoren verglichen. Weiterhin ist es bereits bekannt, dass die Inhibition von PLK1, einer Kinase mit MYC-Protein-stabilisierender Funktion, eine sehr effektive anti-tumorale Wirkung gegen Medulloblastome aufweist. In dieser Studie wurde die Kombination des BRD4-Inhibitors mit einem PLK1-Inhibitor in vitro getestet und ihrer verstärkten Wirksamkeit gegen Medulloblastome durch die simultane Inhibition zweier unterschiedlicher MYC-Regulatoren untersucht.
Methoden: In dieser Studie wurde die Wirksamkeit von MK-8628 in vier Medulloblastom-Zelllinien (eine MYC-amplifiziert, zwei nicht-amplifiziert MYC-reich, eine MYC-arm) in vitro durch Messung der Apoptose und des Zellzyklusarrests untersucht. Die Störung des MYC-Expressionsprogramms nach MK-8628-Behandlung wurde mittels Genexpressionsanalysen beurteilt. MK-8628 wurde in vivo an Maus Xenograft-Modellen des MYC-amplifizierten Medulloblastoms auf Effektivität hinsichtlich der Reduktion der Tumormasse und verlängertem Überleben getestet. Ferner wurden diese Proben immunhistochemisch untersucht. Die Kombinationsbehandlung mit MK-8628 und dem PLK1-Inhibitor Volasertib oder GSK461364A wurden anhand eines etablierten Synergy-Scores bewertet.
Ergebnisse: Die Behandlung mit MK-8628 führte zu signifikant erhöhten Apoptoseraten und Zellzyklusarrest im Medulloblastom. MK-8628 störte effektiv die Transkription von MYC und durch MYC regulierte Transkriptionsprogramme. Xenograft-Mäuse profitierten von der Behandlung mit MK-8628 durch reduziertes Tumorvolumen und verlängertes Überleben. Die Kombinationsbehandlung mit MK-8628 und einem PLK1-Inhibitor zeigte eine synergistische Wirkung gegen das Medulloblastom in vitro.
Schlussfolgerung: Der oral bioverfügbare, niedermolekulare BRD4-Inhibitor MK-8628 ist sowohl in vitro als auch in vivo ähnlich wirksam wie BET-Inhibitoren früherer Generation in präklinischen Modellen des Medulloblastoms. Seine Wirkung kann durch die simultane Inhibition von PLK1 verstärkt werden.
Introduction: Targeted inhibition of epigenetic readers has been extensively studied in recent years. Bromodomain and extraterminal domain (BET) family proteins, especially Bromodomain containing protein 4 (BRD4), are such epigenetic readers, which inhibition is known to effectively repress MYC transcription. Such BET inhibition opens possibilities for a targeted treatment of childhood brain cancer with dismal prognosis such as medulloblastoma, the most common malignant brain tumor in children arising from embryonal cerebellar cells. Its MYC-dependent high-risk subgroup is the most aggressive form with the worst outcome, to which a more targeted therapeutic strategy is urgently needed to improve survival of patients. MK-8628 is an orally bioavailable small molecule BET-Inhibitor that can effectively inhibit BRD4 and downregulate expression of MYC. We assessed its therapeutic efficacy against preclinical models of medulloblastoma in vitro and in vivo, comparing it with its predecessor BET-Inhibitors. Additionally, inhibition of PLK1, a kinase with MYC-protein stabilizing function, is known to be effective in medulloblastoma. We assessed the combination of BRD4 inhibitor with a PLK1 inhibitor in vitro for an enhanced anti-medulloblastoma effect through simultaneous targeting of two distinct MYC-regulators.
Methods: We assessed the efficacy of MK-8628 against four medulloblastoma cell lines (one MYC-amplified, two non-amplified high-MYC, and one low-MYC) in vitro by measuring apoptotic cell death and cell cycle arrest. Disruption of MYC expression programs through MK-8628 treatment were assessed with array-based gene expression analysis. MK-8628 was tested in vivo in mouse xenograft models of MYC-amplified medulloblastoma for its efficacy in tumor volume reduction and survival prolongation, followed by immunohistochemical analysis of tumor tissue. Combination treatment of MK-8628 with a PLK1 inhibitor Volasertib or GSK461364A was assessed by measuring established synergy scores.
Results: Treatment with MK-8628 lead to significant cell death and to cell cycle arrest in medulloblastoma. MK-8628 effectively disrupted MYC transcription as well as MYC-regulated transcriptional programs. Mouse xenografts benefited from MK-8628 treatment, which led to decreased tumor volume and prolonged survival. Combination treatment with MK-8628 and a PLK1 inhibitor showed synergistic anti-medulloblastoma effects in vitro.
Conclusion: The orally bioavailable small molecule BRD4 inhibitor MK-8628 is similarly potent as previous BET inhibitors both in vitro and in vivo in preclinical models of medulloblastoma. Its effect can be enhanced through simultaneous targeting of PLK1.
