De nouveaux peptides macrocycliques éliminent sélectivement les cellules de cancer du poumon résistantes à la chimiothérapie

Le cancer du poumon à petites cellules (CPPC) est défini par des mutations avec perte de fonction quasi universelles de RB1 et TP53, qui éliminent le point de contrôle du cycle cellulaire G1-S et génèrent une activité anormalement élevée du facteur de transcription E2F. Si E2F stimule la prolifération cellulaire à des niveaux normaux, son hyperactivation déclenche paradoxalement l'apoptose — une vulnérabilité thérapeutique qu'il a été difficile d'exploiter sur le plan pharmacologique. Cette étude, publiée dans Nature, décrit le développement de peptides macrocycliques biodisponibles par voie orale, premiers en leur classe, qui bloquent les interactions médiées par le motif RxL entre les cyclines A et B et leurs substrats, offrant ainsi un mécanisme original pour tuer sélectivement les cellules cancéreuses hyperactives en E2F.

L'équipe de recherche a utilisé des modèles structuraux basés sur des structures cristallines de la cycline A (PDB : 1URC et 1JSU) pour concevoir des peptides macrocycliques ciblant le patch hydrophobe conservé des cyclines A et B, qui se lie aux courts motifs linéaires RxL des protéines substrats. Par chimie médicinale itérative, l'équipe a développé le composé chef de file cyclin A/Bi, un macrocycle perméable aux cellules et absorbé passivement. Des tests biochimiques ont confirmé une inhibition dans la plage nanomolaire des interactions RxL cycline A–E2F1 et cycline B–MYT1, le profilage de sélectivité confirmant une inhibition hors-cible minimale des cyclines D ou des kinases CDK.

Lors de criblages de viabilité sur plus de 50 lignées cellulaires cancéreuses, cyclin A/Bi a tué sélectivement les lignées de CPPC et d'autres lignées cancéreuses présentant une activité transcriptionnelle E2F élevée, tout en montrant une toxicité nettement moindre envers les lignées avec RB1 intact ou une faible activité E2F, et un effet minimal sur les cellules épithéliales pulmonaires normales. Des criblages génétiques CRISPR à l'échelle du génome ont identifié que l'apoptose induite par cyclin A/Bi requérait la cycline B et CDK2 — mais pas CDK1 —, ainsi que des composants intacts du point de contrôle d'assemblage du fuseau (SAC), notamment BUB1B et MAD2L1. La perte de ces gènes du SAC a fortement protégé les cellules de la mort induite par cyclin A/Bi, indiquant que l'activation du SAC est le mécanisme létal critique.

Sur le plan mécanistique, cyclin A/Bi s'est révélé opérer par deux effets complémentaires de gain de fonction. Premièrement, en bloquant la phosphorylation dépendante du motif RxL de la cycline A et la suppression de E2F1, le composé a hyperactivé l'expression des gènes cibles de E2F — incluant la surexpression de la cycline B elle-même. Deuxièmement, en bloquant l'interaction RxL de la cycline B avec son régulateur négatif MYT1 (qui maintient normalement le complexe cycline B–CDK1 inactif au point de contrôle G2-M), la cycline B libre s'est accumulée et, de façon remarquable, a formé des complexes néomorphiques cycline B–CDK2 non observés normalement à des niveaux physiologiques. Il a été démontré, par des approches biochimiques et protéomiques, que ces complexes ectopiques cycline B–CDK2 entraînent une activation aberrante du SAC, une dérégulation de l'entrée en mitose, et finalement la mort cellulaire par apoptose. De façon importante, la formation de ces complexes néomorphiques était spécifique aux cellules présentant des niveaux élevés de cycline B préexistants, dus à une activité E2F élevée, ce qui explique la sélectivité tumorale.

In vivo, cyclin A/Bi administré par voie orale a démontré une inhibition significative de la croissance tumorale dans plusieurs modèles de xénogreffe dérivée de patient (PDX) de CPPC résistants à la chimiothérapie, avec des schémas posologiques bien tolérés. Ces modèles PDX incluaient des tumeurs résistantes aux protocoles standards étoposide/platine, représentant le scénario clinique du CPPC en rechute pour lequel aucune thérapie ciblée efficace n'existe actuellement. Ces résultats établissent une preuve de concept pour l'inhibition RxL en tant que stratégie oncologique viable, et identifient une interaction létale synthétique entre la perte du point de contrôle G1-S et l'inhibition RxL des cyclines A/B dans plusieurs types de cancers au-delà du CPPC, notamment d'autres tumeurs malignes avec délétion de RB1 ou perte de CDKN2A.