Deux cibles médicamenteuses de la leucémie, PRMT5 et LSD1, s'associent pour pousser les cellules de la LAM à se différencier et à mourir
Le blocage simultané de PRMT5 et de LSD1 pousse les cellules de la LAM à se différencier et à entrer en apoptose dépendante de p53, et de nouveaux composés à double action reproduisent cette combinaison.
Résumé
Les cellules de la leucémie myéloïde aiguë (LMA) ne parviennent pas à mûrir et continuent de se multiplier. Des chercheurs ont mené un criblage chimique afin d'identifier des médicaments agissant en synergie avec l'inhibition de PRMT5, une approche efficace contre la LMA mais toxique lorsqu'elle est poussée trop loin. Ils ont constaté que les inhibiteurs de LSD1 agissent en forte synergie avec les inhibiteurs de PRMT5 dans plusieurs lignées cellulaires de LMA ainsique chez la souris. Associés, les deux médicaments ont déclenché une différenciation myéloïde, ralenti la division cellulaire et induit une apoptose dépendante de p53. L'inhibition de PRMT5 a modifié l'épissage de *MDM4*, ce qui a accru l'activité de p53, tandis que l'inhibition de LSD1 a principalement modifié l'expression des gènes. L'équipe a ensuite conçu six molécules hybrides, premières de leur catégorie, qui bloquent les deux enzymes. Le composé principal, MC4455, a reproduit dans les cellules les effets de l'association sur l'expression des gènes, l'épissage et la différenciation. Ces résultats sont précliniques, mais ils laissent entrevoir une nouvelle façon de traiter la LMA.
Résumé détaillé
La LAM (leucémie aiguë myéloïde) est un cancer agressif du sang dans lequel les blastes immatures ne parviennent pas à mûrir et s'accumulent donc. PRMT5, une enzyme qui dépose des marques de diméthylation symétrique sur l'arginine, favorise la survie des cellules souches leucémiques et constitue une cible médicamenteuse prometteuse. Son inhibition complète est toxique pour les cellules normales ; les chercheurs cherchent donc des médicaments partenaires permettant d'utiliser des doses de PRMT5 plus faibles et plus sûres.
L'équipe a criblé un panel ciblé de petites molécules dans des cellules de LAM murines MLL-AF9 présentant des niveaux de PRMT5 complets ou réduits de moitié. Elle a recherché les composés qui tuaient préférentiellement les cellules à demi-niveau de PRMT5. Parmi les résultats figuraient des partenaires connus (inhibiteurs de PRMT de type I et de SF3B1), des chimiothérapies, ainsi que de nouveaux candidats tels que des inhibiteurs de LSD1, de CK2, de CDK4/6 et d'ERK1/2. Dans les lignées de LAM humaines MV4-11, K562 et U937, l'inhibiteur de PRMT5 PRT220 et l'inhibiteur de LSD1 GSK-LSD1 ont été synergiques dans les cinq modèles de synergie testés. Dans des xénogreffes MV4-11, la combinaison a réduit le volume tumoral de 68 %, contre 31 % pour l'inhibiteur de PRMT5 seul et 45 % pour l'inhibiteur de LSD1 seul, sans perte de poids corporel apparente.
Le séquençage de l'ARN (RNA) a montré que les deux médicaments affectent des ensembles de gènes qui se recoupent, et que la combinaison modifiait davantage de gènes que chaque médicament seul. Les programmes de présentation de l'antigène et de différenciation myéloïde ont augmenté, tandis que les gènes de la division cellulaire ont diminué. La cytométrie en flux a confirmé une hausse de CD11b, de CD86 et d'autres marqueurs de maturation. L'inhibition de PRMT5 a principalement modifié l'épissage, notamment par le saut de l'exon 6 de MDM4, ce qui a diminué la protéine MDM4 et augmenté p53. L'inhibition de LSD1 a surtout modifié les niveaux de transcrits. L'invalidation de TP53 dans les cellules MV4-11 a réduit à la fois la synergie sur la viabilité cellulaire et l'apoptose dépendante des caspases : l'effet dépend donc de p53.
Les chercheurs ont ensuite conçu six molécules hybrides associant une « ogive » LSD1 à base de tranylcypromine à une « ogive » PRMT5 de type GSK591. Les six ont inhibé LSD1 plus puissamment que la tranylcypromine, et toutes ont inhibé PRMT5 à des concentrations nanomolaires, avec une sélectivité vis-à-vis de PRMT1 et PRMT7. Les composés chefs de file étaient MC4455 (IC50 de PRMT5 : 14 nM) et MC4491 (43 nM). Une structure cristalline a montré MC4455 lié de façon covalente au cofacteur FAD de LSD1, et l'amarrage moléculaire suggère qu'il occupe la même poche de PRMT5 que GSK591. Dans les cellules MV4-11, les deux composés ont reproduit les modifications transcriptionnelles et d'épissage de la combinaison, et MC4455 a augmenté la proportion de cellules CD11b-positives.
Les réserves sont importantes. Le travail in vivo a porté sur une petite cohorte de xénogreffes sous-cutanées d'une seule lignée cellulaire. La dépendance à p53 pourrait limiter l'usage dans les LAM mutées TP53, fréquentes dans les formes à haut risque. Les données sur les composés doubles proviennent uniquement d'essais cellulaires et biochimiques, et la liaison à PRMT5 a été modélisée plutôt que cristallisée. La sécurité, la pharmacocinétique et l'efficacité des hybrides chez l'animal restent à évaluer.
Principales conclusions
- PRMT5 and LSD1 inhibitors synergized across five synergy models in three human AML cell lines (MV4-11, K562, U937).
- In MV4-11 xenografts, the combination reduced tumor volume 68% versus 31% (PRMT5i) and 45% (LSD1i), without body-weight loss.
- The combination boosted myeloid differentiation markers and apoptosis, and synergy fell significantly when TP53 was knocked out.
- PRMT5 inhibition induced MDM4 exon 6 skipping, lowering MDM4 and raising p53, which may sensitize cells to LSD1 inhibition.
- Dual hybrid inhibitor MC4455 inhibited PRMT5 (IC50 14 nM) and bound LSD1 covalently, recapitulating the combination's transcriptome and splicing effects.
Méthodologie
Un criblage ciblé de petites molécules a été réalisé dans des cellules de leucémie aiguë myéloïde (LAM) murines isogéniques MLL-AF9 *Prmt5*+/+ et *Prmt5*+/−, puis suivi de tests de synergie dans des lignées de LAM humaines, d'une petite étude de xénogreffe MV4-11, d'un séquençage de l'ARN (RNA-seq) avec analyse de l'épissage, d'une cytométrie en flux et de lignées invalidées pour *TP53* (knockout). Six inhibiteurs hybrides LSD1/PRMT5 ont été synthétisés et testés lors de dosages enzymatiques, par cristallographie aux rayons X avec LSD1/CoREST, par amarrage moléculaire (docking) avec PRMT5, et par transcriptomique dans des cellules.
Limites de l'étude
Les données se limitent à des lignées cellulaires et à une petite cohorte de xénogreffes sous-cutanées, sans aucun test sur des échantillons de patients, dans des modèles porteurs de mutations de *TP53*, ni avec les composés duaux in vivo. La dépendance à p53 pourrait limiter leur utilisation dans les LAM à haut risque porteuses de mutations de *TP53*. La liaison des hybrides à PRMT5 est déduite d'un amarrage moléculaire (docking), et l'innocuité ainsi que la pharmacocinétique des composés duaux demeurent inconnues.
Ce résumé vous a plu ?
Recevez les dernières recherches sur la longévité dans votre boîte de réception chaque semaine.
Saisissez votre e-mail pour vous abonner :