Einleitung: Die molekulare Krebstherapie hat sich zunehmend als etablierte Strategie in Bezug auf verlängertes Überleben und therapeutische Erfolg herauskristallisiert. Vor allem synergistische Kombinationstherapien auf molekulargenetischer Ebene rücken deshalb auch bei mutationsgetriebenen pädiatrischen Hochrisiko Tumoren wie Rhabdomyosarkom, Neuroblastom und Medulloblastom immer mehr in den Fokus. Durch Onkogene erzeugter Replikationsstress kann zu einer Abhängigkeit von Zellreparatur Mechanismen wie ATR führen. Dabei kann das Onkogen MYCN indirekt über PLK1- und BRD4-Inhibtionin seiner Funktion beeinflusst werden, indem es destabilisiert und seine Expression beeinträchtigt wird. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit der Entdeckung von Dualen Bromodomain-Kinase Inhibitoren von Bedeutung. Methoden: Die Effektivität von MK-8628, Volasertib, die dualen Inhibitoren, AZD7638 und Olaparib wurden mittel Zellviabilitäts- und Zellzyklus Analysen in Bezug auf Rhado-myosarkom-, Medulloblastom- und Neuroblastom-Zelllinien getestet. Die Ergebnisse wurden dann mit Westernblot, Zellzyklus Analyse, RNA-Sequenzierung und in vivo PDX-Experimenten validiert. Ergebnisse: BRD4 Inhibition zeigt therapeutische Wirksamkeit in in vitro und in vivo Mo-dellen des MYC mutierten Medulloblastoms. In Kombination mit PLK1 Inhibition führt es zur synergistischen Einleitung von Apoptose, Zelltod und reduzierter Lebensfähigkeit in allen getesteten MYCN exprimierenden Tumorarten. Aus einem Panel von 49 dualen Bromodomain-Kinase Inhibitoren konnten zwei identifiziert werden, die spezifische anti-tumor Ergebnisse im nanomolaren Wirkbereich zeigten. Auch die MYCN getriggerten Expressionsprogramme waren in der Kombinationsbehandlung oder dem dualem Inhibitor deutlich reduziert, was zu signifikanter Tumor Regression in in vivo Modellen führte. Außerdem ist das Fusionsprotein PAX3-FOXO1 verantwortlich für Sensitivität gegenüber ATR Inhibition durch Erhöhung des Replikationsstresses und Reduktion der DNA Reparatur Mechanismen. Kombination von ATR- und PARP-Inhibition führt sowohl zu signifikanten in vitro als auch in vivo Regressionseffekten in Rhabdomyosarkom Modellen. Schlussfolgerung: Inhibition von mehreren Onkoprotein Regulatoren sowie molekular-genetischModelliereng kann auf Gebiete wie pädiatrische Onkologie mit wenig Thera-piemöglichkeiten für solide Hochrisiko Tumore übertragen werden. Auch bereits bekannte letale synthetische Abhängigkeit wie ATR und PARP Inhibition kann auf passende pädiatrische Tumore übertragen führen. Dies ebnet den Weg für patientenspezifische Biomarker Therapien mit spezifischer Molekulartherapie.
Introduction: Molecular cancer therapy has increasingly emerged as an established strategy in terms of prolonged survival and therapeutic success. Especially synergistic combination therapies on the molecular genetic level are increasingly in focus in mutation-driven pediatric high-risk tumors such as rhabdomyosarcoma, neuroblastoma and medulloblastoma. Oncogene-generated replication stress can lead to dependence on cell repair mechanisms such as ATR. In this context, the oncogene MYCN can be indi-rectly affected in its function via PLK1 and BRD4 inhibition by destabilizing it and affecting its target expression. This is particularly relevant in the context of dual bromodomain kinase inhibitor discovery. Methods: The efficacy of MK-8628, volasertib, the dual inhibitors, AZD7638, and olaparib were tested using cell viability and cell cycle analyses in relation to rhadomyo-sarcoma, medulloblastoma, and neuroblastoma cell lines. Results were then validated with Western blot, cell cycle analysis, RNA sequencing and in vivo PDX experiments. Results: BRD4 inhibition shows therapeutic efficacy in in vitro and in vivo models of MYC mutant medulloblastoma. In combination with PLK1 inhibition, it leads to synergistic induction of apoptosis, cell death, and reduced viability in all MYCN-expressing tumor types tested. From a panel of 49 dual bromodomain kinase inhibitors, two were identified that showed specific antitumor results in the nanomolar range of activity. MYCN triggered expression programs were also significantly reduced in combination treatment and dual inhibitor, resulting in significant tumor regression in in vivo models. In addition, the PAX3-FOXO1 fusion protein is responsible for sensitivity to ATR inhibition by increasing replication stress and reducing DNA repair mechanisms. Combination of ATR and PARP inhibition leads to significant in vitro as well as in vivo regression effects in rhabdomyosarcoma models. Conclusion: Inhibition of multiple oncoprotein regulators as well as molecularly can be translated to areas such as pediatric oncology with few therapeutic options for high-risk solid tumors. Also, already known lethal synthetic dependence such as ATR and PARP inhibition can lead to transfer to appropriate pediatric tumors. This paves the way for patient-specific biomarker therapies with specific molecular therapy.
