Targeting PPT1 in the Tumor Microenvironment

点击翻译按钮获取中文摘要

Project Summary – Project 2     Therapy resistance in melanoma is a major hurdle to improved survival. This project will determine if therapy  resistance  can  be  reversed  by  targeting  the  lysosomal  enzyme  protein  palmitoyl  thioesterase  1  (PPT1).  Autophagy  is  a  lysosome-­dependent  pathway  that  promotes  tumor  growth  and  resistance  to  therapy  in  melanoma. Autophagy inhibition with chloroquine (CQ) derivatives augments the efficacy of many anticancer  therapies,  but  has  limited  activity  as  a  single  agent.  Clinical  trials  involving  HCQ  in  melanoma  show  promising  activity  but  concerns  have  been  raised  about  the  potency  of  HCQ,  and  its  poorly  understood  mechanism  of  action.  We  have  prepared  dimeric  antimalarial  compounds  that  are  10-­1000  fold  more  potent  in  vitro  and  in  vivo  than  CQ  or  HCQ.    Dimeric  quinacrines  (DQs)  (Rebecca  Cancer  Discovery  2017)  and  dimeric  chloroquines  (DCs)  (Rebecca  Cancer  Discovery  in  revision)  look  especially  promising  as  both  tool  compounds  and  potential  clinical  drugs.  In  the  current  cycle,  we  have  found  that  extending  the  linker  length  of  these  dimeric  compounds  increases  lysosomal  localization  and  anti-­melanoma  activity.  These  DQs  and  DCs  with  longer  linkers  as  well  as  CQ  were  used  to  pull  a  new  lysosomal  target,  PPT1,  which  is  overexpressed  in  cancer,  especially  in  metastatic  lesions.  Efforts  to  target  the  lysosome  and  autophagy  in  cancer  cells  have  focused  on  the  effects  within  cancer  cells  but  recent  literature  suggests  targeting  this  pathway  in  immunosuppressive  cells  within  the  TME  also  contributes  to  antitumor  activity.  We  will  leverage  innovative  collaborations  with  Projects 1,  3  and 4  and heavy  support  from  the  P01  cores  to  understand  the  effects  of  PPT1  inhibition  in  both  tumor  cells,  the  interaction  between  tumor  cells  and  fibroblasts,  tumor  associated macrophages and T cells. The proposal is based on extensive new preliminary data in response  to  the  reviewers’  critiques  from  the  September  2017  submission.    We  will  test  the  hypothesis  that  targeting  PPT1  in tumor  cells and  macrophages  overcomes  therapy  resistance  in  melanoma through  completion  of 3  aims:  Aim  1  will  develop  innovative  new  compounds  by  introducing  heteroatom  substitutions  into  the  linker,  and  developing  the  first  ever  dimeric  ferroquine  derivatives  that  could  have  better  penetration  in  the  acidic  TME.  We  will also develop a novel  assay  for PPT1  that  is  compatible  with  live  cells  and  animal  studies.  Aim  2  will  leverage  collaborations  within  the  P01  to  study  the  role  of  PPT1  in  blocking  lipid  trafficking  from  aged  fibroblasts  to  melanoma  cells  and  reversing  resistance  to  targeted  therapy.    Aim  3  will  study  the  effects  of  PPT1  inhibition  on  tumor  cell  interactions  with  T  cells  and  macrophages  in  3D  culture,  immunocompetent  mouse  models,  and  a  new  conditional  KO  model  of  Ppt1,  with  the  goal  of  reversing  resistance  to  immunotherapy.  The  impact  of  these  studies  will  be  to  unravel  a  deeper  mechanistic  understanding  of  the  consequences of lysosomal inhibition within the TME, which will support clinical development of these agents  in the future. Knowledge gained will ultimately lead to improved patient outcomes.