A novel, targeted, therapeutic intervention approach in cancer patients selectively overexpressing the cPLA2a enzyme

I Norge er leukemi rangert som den vanligste kreftformen hos barn 0-14 år (30% av tilfellene) og den 8. og den 9.vanligste kreftformen hos hhv. menn og kvinner med 3-4% av alle tilfeller. Globalt er leukemi en utbredt krefttype med en 14. plass av alle tilfeller. Relativ overlevelse av leukemi har økt og i dag er 5-års relativ overlevelse 72% for menn og 75% for kvinner. Det er likevel fortsatt et stort behov for utvikling av nye behandlingsformer. Mer effektiv, mekanismebasert terapi er nødvendig. Cytosolisk fosfolipase A2 gruppe IVA (cPLA2a) er et lovende nytt mål i kreftbehandling. Enzymet er overuttrykt i forskjellige tumortyper, og korrelerer med dårlig prognose, nedsatt overlevelse og høyere forekomst av metastase. Lipidgruppen ved NTNU har i lang tid studert biologien til enzymet. For å mekanistisk undersøke effekt på celler er det utviklet flere selektive og potente hemmere. I 2005 ble selskapet Avexxin (nå Coegin Pharma) etablert. cPLA2a-hemmere er vist å ha klinisk effekt i pasienter med mild til moderate psoriasis og i dyremodeller for nyresykdom og leddgikt. Hemmerne har også en betydelig effekt mot kreft i en musemodell for brystkreft og i mange ulike kreftceller, inkludert leukemi. Sammenhengen mellom cPLA2a og betennelse er godt beskrevet. Sammenhengen er ikke like entydig når det gjelder kreft, men litteratur støtter ideen om at cPLA2a-mediert produksjon av bioaktive lipider bidrar til både betennelse og kreft. Det overordnede målet med dette prosjektet har vært å validere cPLA2a som et nytt terapeutisk mål i leukemi, og å få en bedre forståelse av hvilke effekter cPLA2a-hemmere har på leukemiceller. For å adressere dette målet har vi i prosjektet hatt følgende delmål: 1) Å karakterisere cPLA2a genuttrykk og aktivitet i fysiologisk relevante modellsystem for leukemi 2) Å øke kunnskapen om hvordan cPLA2a utøver sin effekt i leukemiceller (Mode of action) 3) Å karakterisere og selektere biomarkører som kan identifisere hvilke pasienter og leukemityper som vil respondere best på behandling med cPLA2a-hemmere Delmål 1: Ved hjelp av bioinformatikk undersøkte vi cPLA2a uttrykk i en rekke krefttyper, inkludert hematologisk kreft. Mange typer hematologisk kreft og kreftcellelinjer viser et overuttrykk av cPLA2s, inkludert myelomatose (MM), en kreft som oppstår i plasmaceller og kjennetegnes av unormal akkumulering av cellene i beinmarg. Dette kan forstyrre dannelsen av normale blodceller og kan gi anemi, beinsmerter og økt infeksjonsrisiko. Våre funn antyder at cPLA2a-hemmere reduserer viabiliteten av ulike myelomatose-cellelinjer, mest sannsynlig via apoptose. Delmål 2: Vi så her akutt T-lymfoblastisk leukemi (T-ALL). T-ALL er en kreftform som utvikler seg i umodne T-celler og har ulike biologiske kjennetegn avhengig av differensieringsgrad. Vi har karakterisert hemmeren GK420's spesifisitet og selektivitet på T-ALL celler. T-ALL-celler viser seg å være svært sensitive for GK420, noe som indikerer at hemmeren har et stort terapeutisk potensial i T-ALL. Delmål 3: Vi utforsket effekten av to kjemisk ulike hemmere i ulike modellsystemer og med ulike biomarkørutfall. Vi gjennomførte en transkriptomanalyse (genuttrykksanlyse) i T-ALL celler som viser at cPLA2a påvirker en rekke biologiske prosesser og signalveier, inkludert oksidativt stress og endoplasmatisk retikulum stress. Hemmeren GK420’s effekt på intracellulær redoksmekanisme kan føre til celledød via flere ulike mekanismer; aktivering av caspase3/PARP1-mediert apoptose, lipidperoksydasjon-drevet ferroptose og RIPK1/RIPK3/MLKL-mediert nekroptose. Dette gjør GK420 til en lovende terapeutisk kandidat for behandling av T-ALL, og kan utgjøre en alternativ behandling når kreftceller har utviklet resistens til andre pro-apoptotiske behandlinger. Vi analyserte også effekten av cPLA2a-hemmeren AVX001 opp i mot sekresjon av inflammatoriske eikosanoider fra friske mononukleære blodceller og fra psoriatiske hudceller under pro-inflammatoriske forhold. Vi fant at GK420 ikke forstyrrer balansen av eikosanoider slike forhold. Dette er viktig informasjon sett fra et bivirkningsperspektiv. Prosjektet og annen faglitteratur gir støtte til at cPLA2a-hemmere har et bredt potensial med anti-inflammatoriske, anti-proliferative og anti-kreftegenskaper. Ytterligere pre-klinisk karakterisering og utvikling av hemmere med hensyn til formulering, effekt, bivirkninnger og metabolisme er nødvendig før cPLA2a-hemmere kan tas i bruk for klinisk utprøving i leukemi. Prosjektet har styrket Coegin Pharma’s kompetanse innen leukemi. Selskapet har utvidet sitt nettverk av relevante samarbeidsparter innen forskning, legemiddelutvikling og forretningsutvikling. Etableringen av datterselskapet "Avexxin Oncology" har vekket interesse hos investorer og viser prosjektets positive påvirkning og verdiøkning for selskapet.

Gjennom dette prosjektet har Coegin Pharma bygget betydelig intern ekspertise innen leukemi-feltet. Kandidaten har utviklet seg til å bli en selvstendig forsker i Coegin-teamet, og vil fortsette å drive leukemiprosjektet videre. Selskapet har også utvidet sitt nasjonale og internasjonale nettverk av relevante samarbeidspartnere, både innen forskning, legemiddelutvikling og forretningsutvikling. Etableringen av datterselskapet "Avexxin Oncology", som spesifikt fokuserer på kreft, og som har vekket interesse hos investorer, er bevis på prosjektets positive påvirkning og verdiøkning for selskapet.

In Norway, leukemia ranks as the number one cancer diagnosed in children of 0-14 years old (30% of total cancers) and the 8th (4% of total) and 9th (3% of total) most common cancer in men and female, respectively. Globally, leukemia is a prevalent cancer at the 14th position of total cancer cases. Only 61.4% of patients with leukemia live more than 5 years from diagnosis indicating a strong need for the development of new therapies. More efficient, mechanism-based therapeutics are needed. The Cytosolic Phospholipase A2 group IVA enzyme (cPLA2a) emerges as a promising new target in cancer treatment. Importantly, cPLA2a is overexpressed in different tumor types and its expression correlates with poor prognosis, decreased overall survival and higher incidence of metastasis in patients. Lipid signaling group at NTNU has for a long time studied and published on the biology of PLA2 enzymes. For the investigation of cellular signaling mechanistic studies, chemical, selective powerful inhibitors were developed. In 2005 the private company Avexxin (now named Coegin Pharma) was established. This has been very successful and small molecule cPLA2a inhibitors that have shown: i) clinical proof-of-efficacy in mild-to-moderate psoriasis patients (AVX001) and ii) efficacy in kidney disease & fibrosis as well as collagen induced arthritis animal models (AVX002/AVX235/AVX420). AVX235 has recently shown significant anti-cancer efficacy in a breast cancer mouse model. AVX420 has shown significant anti-cancer activity in an in vitro screen comprising 60 cancer cell lines, and particular activity in leukemia cells targeting key disease pathways. This is exactly what is the main purpose of current application, to perform cPLA2a target validation in leukemia and to scientifically validate the mode of action, and to mechanistically understand a selected cPLA2a-inhibitory drug candidate as a novel targeted cancer treatment with a focus on cPLA2a-overexpressing leukemia patients.