A resistência ao inibidor mutante da isocitrato desidrogenase 1 ivosidenib pode ser superada por dímero alternativo

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 4785 (2022) Citar este artigo

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Ivosidenib, um inibidor das variantes R132C e R132H da isocitrato desidrogenase 1 (IDH1), foi aprovado para o tratamento da leucemia mielóide aguda (LMA). Surgiu resistência ao ivosidenib devido a uma segunda mutação no local de IDH1 R132C, levando a IDH1 R132C/S280F. Descrevemos estudos bioquímicos, cristalográficos e celulares nas variantes IDH1 R132C/S280F e R132H/S280F que informam sobre o mecanismo de resistência do segundo local, que envolve a modulação da ligação do inibidor na interface do dímero IDH1 e alteração das propriedades cinéticas, que permitem uma produção de 2-HG mais eficiente em relação a IDH1 R132C e IDH1 R132H. É importante ressaltar que os resultados bioquímicos e celulares demonstram que deve ser possível superar a resistência mediada por S280F em pacientes com LMA usando inibidores alternativos, incluindo alguns atualmente em ensaios clínicos de fase 2.

Há muito se sabe que as células cancerígenas têm o potencial de alterar o metabolismo1, mas apenas recentemente esse conhecimento foi explorado para benefício terapêutico1,2,3. Em humanos, existem três isoformas de isocitrato desidrogenase (IDH1-3), que catalisam a conversão de isocitrato para dar 2-oxoglutarato (2-OG); IDH1/2 emprega NADP+ como cofator, enquanto IDH3, que faz parte do ciclo do ácido tricarboxílico (TCA), utiliza NAD+4,5. Várias mutações somáticas nos genes que codificam a isocitrato desidrogenase 1 (IDH1) e 2 (IDH2) levam a variantes com capacidade substancialmente aumentada de catalisar a redução de 2-OG a 2-hidroxiglutarato (2-HG)6,7,8,9. Consequentemente, níveis elevados de 2-HG são propostos para promover a tumorigênese, potencialmente via desestabilização da cromatina10. As variantes IDH1 mais comuns em células cancerígenas são R132H e R132C11.

Múltiplos inibidores de IDH1 e IDH2 são relatados, embora apenas um inibidor de IDH1 (ivosidenib) e um inibidor de IDH2 (enasidenib) tenham sido aprovados para uso clínico, ou seja, para tratamento de leucemia mieloide aguda (LMA) em que as células cancerígenas produzem uma variante de IDH12,13. No entanto, a resistência ao ivosidenib surgiu como consequência de uma mutação de segundo sítio que produz IDH1 R132C/S280F, com 5 casos relatados até o momento14,15,16.

A base mecanística precisa pela qual a substituição do IDH1 S280F no segundo local possibilita a resistência ao ivosidenibe e suas consequências para a inibição da variante de IDH1 além daquela do ivosidenibe não são claras14,15,16. Relatamos estudos bioquímicos, estruturais e celulares sobre IDH1 R132C/S280F e IDH1 R132H/S280F que abordam essas questões. Os resultados com enzimas isoladas informam sobre o mecanismo de resistência mediada por S280F, que envolve redução da ligação do inibidor na interface do dímero e alteração das propriedades cinéticas, permitindo maior produção de 2-HG em relação a IDH1 R132C ou R132H. É importante ressaltar que os resultados revelam que a substituição do S280F causa resistência ao ivosidenibe, mas esse não é o caso de vários outros inibidores IDH1 R132H e R132C, alguns dos quais estão em fase 2 de ensaios clínicos.

Para investigar o mecanismo de resistência ao inibidor mediado por IDH1 S280F, usamos protocolos estabelecidos17,18 para produzir formas altamente purificadas de IDH1 R132C/S280F e R132H/S280F recombinantes e, para comparação, IDH1 R132C, IDH1 R132H, IDH1 tipo selvagem (wt), IDH1 S280F (sem IDH1 R132C ou R132H) e IDH1 R132H/Q277E (Fig. 1a complementar). A variante IDH1 R132H/Q277E foi produzida porque a resistência adquirida ao medicamento contra o inibidor mutante IDH2 enasidenib foi ligada a (i) IDH2 R140Q/I319M e (ii) IDH2 R140Q/Q316E; IDH2 I319 é ​​homólogo a IDH1 S280 e IDH2 Q316 é homólogo a IDH1 Q277 (Fig. 1b/c suplementar)14. Consistente com estudos anteriores sobre IDH1 R132H e R132C, todas as proteínas recombinantes eram predominantemente diméricas em solução (Fig. 1d–f complementar) e provavelmente copurificam com duas moléculas de NADPH (conforme relatado para IDH1 wt e R132H18 e mostrado para IDH1 R132C, Suplementar Fig. 1g/h). Embora estudos biofísicos mostrem que a substituição S280F não afeta a estrutura secundária (Fig. 1i complementar), essa substituição aumenta substancialmente a estabilidade termodinâmica das variantes IDH1 R132C e R132H, bem como IDH1 wt (Fig. 1b; Fig. Complementar. 1j ). Observe que no texto subsequente, todas as variantes de IDH referidas são baseadas em IDH1, exceto onde indicado de outra forma.