ATRX変異体神経芽細胞腫の治療のためのDNA損傷反応における治療脆弱性

背景：神経芽細胞腫では、ATRXの遺伝的変化は、明確な貧弱な結果患者サブグループを定義します。新しい治療法の必要性にもかかわらず、利用可能なモデルが不足しており、臨床前の研究が不足しています。 方法：神経芽細胞腫におけるATRX機能喪失（LOF）の影響を評価するために、CRISPR-CAS9遺伝子編集を利用して、ATRXに対して等遺伝性神経芽腫細胞株を生成しました。これらおよび他のモデルを使用して、ATRX LOFに関連する治療的に搾取可能な合成致死脆弱性を特定しました。 調査結果：同質性細胞株では、ATRXの不活性化がDNA損傷の増加、相同組換え修復（HRR）欠陥、および複製フォークプロセスの障害をもたらすことがわかりました。これに合わせて、ハイスループット化合物スクリーニングは、ATRX変異細胞の選択的感受性を複数のPARP阻害剤およびATM阻害剤KU60019に示しました。ATRX変異細胞は、DNA損傷剤、サパシタビンおよびイリノテカンに対する選択的感受性も示しました。HRR欠乏は、ATRX削除されたCHLA-90細胞株でも見られ、すべてのATRX LOFモデルでオラパリブ/イリノテカン併用療法に有意な感度が示されました。オラパリブ/イリノテカンに対する生体内感受性は、ATRX変異体で見られましたが、野生型異種移植片では見られませんでした。最後に、オラパリブ/イリノテカン療法に対する持続的な反応は、削除された神経芽細胞腫患者由来の異種移植片で見られました。 解釈：ATRX LOFは、治療的に搾取される可能性のある特定のDNA損傷修復欠陥をもたらします。ATRX LOFモデルでは、前臨床感度がオラパリブとイリノテカンに対して実証されています。これは、診療所に迅速に翻訳できる組み合わせです。 資金調達：この作業は、クリストファーの笑顔、神経芽細胞腫英国、Cancer Research UK、およびRoyal Marsden Hospital Nihr BRCによってサポートされていました。

BACKGROUND: In neuroblastoma, genetic alterations in ATRX, define a distinct poor outcome patient subgroup. Despite the need for new therapies, there is a lack of available models and a dearth of pre-clinical research. METHODS: To evaluate the impact of ATRX loss of function (LoF) in neuroblastoma, we utilized CRISPR-Cas9 gene editing to generate neuroblastoma cell lines isogenic for ATRX. We used these and other models to identify therapeutically exploitable synthetic lethal vulnerabilities associated with ATRX LoF. FINDINGS: In isogenic cell lines, we found that ATRX inactivation results in increased DNA damage, homologous recombination repair (HRR) defects and impaired replication fork processivity. In keeping with this, high-throughput compound screening showed selective sensitivity in ATRX mutant cells to multiple PARP inhibitors and the ATM inhibitor KU60019. ATRX mutant cells also showed selective sensitivity to the DNA damaging agents, sapacitabine and irinotecan. HRR deficiency was also seen in the ATRX deleted CHLA-90 cell line, and significant sensitivity demonstrated to olaparib/irinotecan combination therapy in all ATRX LoF models. In-vivo sensitivity to olaparib/irinotecan was seen in ATRX mutant but not wild-type xenografts. Finally, sustained responses to olaparib/irinotecan therapy were seen in an ATRX deleted neuroblastoma patient derived xenograft. INTERPRETATION: ATRX LoF results in specific DNA damage repair defects that can be therapeutically exploited. In ATRX LoF models, preclinical sensitivity is demonstrated to olaparib and irinotecan, a combination that can be rapidly translated into the clinic. FUNDING: This work was supported by Christopher's Smile, Neuroblastoma UK, Cancer Research UK, and the Royal Marsden Hospital NIHR BRC.