新規ポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ-1阻害剤AG14361による抗がん症と放射線感覚化

背景：ポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ-1（PARP-1）は、DNA鎖切断の修復を促進します。PARP-1を阻害すると、in vitroでのDNA損傷化学療法と放射線療法の細胞毒性が増加します。古典的なPARP-1阻害剤の臨床的有用性は限られているため、新規強力なPARP-1阻害剤（阻害定数<5 nm）であるAg14361が、ヒト癌細胞培養および異種移植片における化学療法と放射線療法の効果を高めるかどうかを調査しました。 方法：DNAアルキル化剤テモゾロミド、トポイソメラーゼI毒のトポテカンまたはイリノテカンの抗腫瘍活性に対するAg14361の効果、またはX照射またはガンマ放射は、ヒトがん細胞株A549、LOVO、およびSW620での拡散およびサバイバルアッセイによるSW620で調査されました。腫瘍体積の測定によるマウスの異種移植片。PARP-1のAG14361の特異性は、PARP-1 - / - およびPARP-1+/+細胞およびマウスにおけるマイクロアレイ分析および抗増殖および急性毒性アッセイによって調査されました。腹腔内投与後、Ag14361の濃度はマウス血漿および組織で決定され、PARP-1活性に対するその効果は腫瘍ホモジネートで決定されました。すべての統計テストは両面でした。 結果：0.4マイクロMでのAG14361は癌細胞遺伝子の発現や成長に影響を与えませんでしたが、テモゾロミドの抗増殖活性を増加させました（例えば、Lovo細胞では5.5倍、95％信頼区間[CI] = 4.9倍から5.9％-fold; p = .004）およびトポテカン（例：1.6倍、95％CI = 1.9倍; p = .002）細胞は73％（95％CI = 48％から98％）。in vivoでは、Ag14361の非毒性投与量は、イリノテカン、X照射、または2〜3倍のテモゾロミドによって誘発されるLovo異種移植片成長の遅延を増加させました。AG14361とテモゾロミドの組み合わせにより、SW620異種移植腫瘍の完全な退行が生じました。AG14361は、PARP-1活性が少なくとも4時間以上75％以上阻害された異種移植片で保持されました。 結論：AG14361は、私たちの知る限り、ヒトがんの化学療法と放射線療法を強化する特異性とin vivo活性を備えた最初の高度PARP-1阻害剤です。

BACKGROUND: Poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) facilitates the repair of DNA strand breaks. Inhibiting PARP-1 increases the cytotoxicity of DNA-damaging chemotherapy and radiation therapy in vitro. Because classical PARP-1 inhibitors have limited clinical utility, we investigated whether AG14361, a novel potent PARP-1 inhibitor (inhibition constant <5 nM), enhances the effects of chemotherapy and radiation therapy in human cancer cell cultures and xenografts. METHODS: The effect of AG14361 on the antitumor activity of the DNA alkylating agent temozolomide, topoisomerase I poisons topotecan or irinotecan, or x-irradiation or gamma-radiation was investigated in human cancer cell lines A549, LoVo, and SW620 by proliferation and survival assays and in xenografts in mice by tumor volume determination. The specificity of AG14361 for PARP-1 was investigated by microarray analysis and by antiproliferation and acute toxicity assays in PARP-1-/- and PARP-1+/+ cells and mice. After intraperitoneal administration, the concentration of AG14361 was determined in mouse plasma and tissues, and its effect on PARP-1 activity was determined in tumor homogenates. All statistical tests were two-sided. RESULTS: AG14361 at 0.4 micro M did not affect cancer cell gene expression or growth, but it did increase the antiproliferative activity of temozolomide (e.g., in LoVo cells by 5.5-fold, 95% confidence interval [CI] = 4.9-fold to 5.9-fold; P =.004) and topotecan (e.g., in LoVo cells by 1.6-fold, 95% CI = 1.3-fold to 1.9-fold; P =.002) and inhibited recovery from potentially lethal gamma-radiation damage in LoVo cells by 73% (95% CI = 48% to 98%). In vivo, nontoxic doses of AG14361 increased the delay of LoVo xenograft growth induced by irinotecan, x-irradiation, or temozolomide by two- to threefold. The combination of AG14361 and temozolomide caused complete regression of SW620 xenograft tumors. AG14361 was retained in xenografts in which PARP-1 activity was inhibited by more than 75% for at least 4 hours. CONCLUSION: AG14361 is, to our knowledge, the first high-potency PARP-1 inhibitor with the specificity and in vivo activity to enhance chemotherapy and radiation therapy of human cancer.