A leucemia linfoide aguda (LLA) é uma neoplasia hematológica agressiva, caracterizada pela expansão clonal de progenitores linfoides e ativação exacerbada de vias de sinalização. A via de sinalização de IGF1R/IRS1 inicia-se pela ligação do ligante IGF1 ao seu receptor transmembrana IGF1R, e subsequente ativação de seu substrato IRS1, que transmite sinais mitogênicos e antiapoptóticos, principalmente através da modulação das vias de sinalização PI3K/AKT/mTOR e MAPK . Estas vias de sinalização desempenham uma importante função na proliferação, sobrevivência e migração de células de leucêmicas. Dessa forma, o objetivo do nosso trabalho foi investigar a participação da via de sinalização IGF1R/IRS1 na LLA. Linhagens celulares Jurkat, MOLT-4, Namalwa e Raji foram tratadas ou não com inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, ou com inibidor de IGF1R/IR, OSI-906, e submetidas à avaliação da viabilidade celular, apoptose, proliferação, ciclo celular, migração e expressão/ativação gênica e proteica. Células mononucleares de pacientes com LLA e de doadores saudáveis foram submetidas aos ensaios de viabilidade e apoptose, após tratamento com NT157 e OSI-906. O efeito do NT157 in vivo foi avaliado utilizando modelo de xenotransplante de células CEM em camundongos NSG. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa e Comitê de Ética no Uso dos Animais da Instituição. A análise estatística foi realizada pelo teste ANOVA e teste t de Student. O tratamento com NT157 reduziu a viabilidade e a proliferação, induziu apoptose e modulou o ciclo celular em todas as linhagens testadas (p<0,05). Similarmente, OSI- 906 reduziu a viabilidade e a proliferação, modulou o ciclo celular, porém não foi capaz de induzir apoptose nas linhagens de LLA (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e com OSI-906 diminuíram significativamente a migração de Jurkat em fibronectina, porém não modularam a migração de Namalwa. Em um contexto molecular, a exposição ao NT157 resultou em inibição da fosforilação de proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e modulou a expressão de 25 genes relacionados com a via de sinalização MAPK, dentre eles CDKN1A (p21), FOS e JUN (p<0,05). OSI-906modulou a ativação das proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e a expressão gênica de p21, FOS e JUN, porém de uma forma diferente da modulação encontrada pelo tratamento com NT157 (p<0,05). Em células mononucleares de pacientes com LLA, NT157 induziu uma resposta heterogênea na viabilidade e induziu apoptose, e OSI-906 reduziu a viabilidade, porém não foi capaz de induzir apoptose nestes pacientes (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e OSI-906 não apresentaram citotoxicidade em células de doadores saudáveis. Adicionalmente, o tratamento in vivo com veículo ou NT157 na dose de 50mg/kg/dia, via intraperitoneal, em modelos de xenotransplante com células CEM em camundongos NSG (n=5 para cada grupo) não apresentou efeitos antineoplásicos. Em conclusão, a inibição farmacológica de IGF1R/IRS1-2, por NT157, e de IGF1R/IR, por OSI-906, apresentaram efeitos antineoplásicos significativos em modelos de linhagens celulares e amostras primárias de pacientes com LLA. Os resultados dos estudos in vivo em modelos de xenotransplante indicam a necessidade de estudos de farmacocinética e farmacodinâmica para o NT157. Nossos resultados revelaram que NT157 exerce um efeito citotóxico nas células de LLA, enquanto que OSI-906 tem um efeito predominantemente citostático. Estes dados indicam que o inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, obteve resultados antineoplásicos mais atrativos e a inibição direta de IRS1 pode ser um potencial alvo terapêutico em LLA. / Acute lymphoid leukemia (ALL) is an aggressive hematological neoplasm, characterized by clonal expansion of lymphoid progenitors and exacerbated activation of signaling pathways. The IGF1R/IRS1 signaling pathway initiated through binding of the ligand IGF1 to its transmembrane receptor IGF1R, and the subsequent activation of its substrate IRS1, which transmit mitogenic and antiapoptotic signals, mainly through the modulation of the PI3K/AKT/mTOR and MAPK signaling pathways. These signaling pathways play an important function in cell proliferation, survival and migration of leukemia cells. Therefore, the objective of our study was to investigate the participation of the IGF1R/IRS1 signaling pathway in ALL. Jurkat, MOLT-4, Namalwa and Raji cell lines were treated or not with IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, or with IGF1R/IR inhibitor, OSI-906, and evaluated for cell viability, apoptosis, proliferation, cell cycle, migration, gene and protein expression/activation. Mononuclear cells from patients with ALL and from healthy donors were submitted to the viability and apoptosis assays, after treatment with NT157 and OSI-906. The NT157 effect in vivo was evaluated using CEM cell line xenograft model in NSG mice. The study was approved by the Research Ethics Committee and the Ethics Committee on the Use of Animals of the Institution. Statistical analysis was performed by ANOVA and Student t test. Treatment with NT157 reduced viability and proliferation, induced apoptosis, and modulated the cell cycle in all cell lines tested (p<0.05). Similarly, OSI-906 reduced viability and proliferation, modulated the cell cycle, but was not able to induce apoptosis in ALL cell lines (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI-906 significantly decreased the migration of Jurkat in fibronectin, but did not modulate the Namalwa migration. In a molecular context, the NT157 exposure resulted in inhibition of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway protein phosphorylation and modulated the expression of 25 genes related to the MAPK signaling pathway, including CDKN1A (p21), FOS and JUN (p<0,05). OSI-906 modulated the activation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway proteins and the p21, FOS and JUN geneexpression, but in a different way from the modulation found by treatment with NT157 (p<0.05). In mononuclear cells of patients with ALL, NT157 induced a heterogeneous response in viability and induced apoptosis, and OSI-906 reduced viability, but was not able to induce apoptosis in these patients (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI- 906 did not show cytotoxicity in healthy donor cells. Additionally, in vivo treatment with vehicle or NT157 at the dose of 50 mg/kg/day, intraperitoneally, in xenotransplantation models with CEM cells in NSG mice (n=5 for each group) showed no antineoplastic effects. In conclusion, the pharmacological inhibition of IGF1R/IRS1- 2, by NT157, and IGF1R/IR, by OSI-906, showed significant antineoplastic effects in cell line models and in primary samples of patients with ALL. The results of in vivo studies in xenotransplantation models indicate the need for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for NT157. In conclusions, our results revealed that NT157 exerts a cytotoxic effect on ALL cell lines and primary ALL cells, whereas OSI-906 has a predominantly cytostatic effect. These data indicate that the IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, obtained more attractive antineoplastic results and the direct inhibition of IRS1 may be a potential therapeutic to target in ALL.

A leucemia linfoide aguda (LLA) é uma neoplasia hematológica agressiva, caracterizada pela expansão clonal de progenitores linfoides e ativação exacerbada de vias de sinalização. A via de sinalização de IGF1R/IRS1 inicia-se pela ligação do ligante IGF1 ao seu receptor transmembrana IGF1R, e subsequente ativação de seu substrato IRS1, que transmite sinais mitogênicos e antiapoptóticos, principalmente através da modulação das vias de sinalização PI3K/AKT/mTOR e MAPK . Estas vias de sinalização desempenham uma importante função na proliferação, sobrevivência e migração de células de leucêmicas. Dessa forma, o objetivo do nosso trabalho foi investigar a participação da via de sinalização IGF1R/IRS1 na LLA. Linhagens celulares Jurkat, MOLT-4, Namalwa e Raji foram tratadas ou não com inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, ou com inibidor de IGF1R/IR, OSI-906, e submetidas à avaliação da viabilidade celular, apoptose, proliferação, ciclo celular, migração e expressão/ativação gênica e proteica. Células mononucleares de pacientes com LLA e de doadores saudáveis foram submetidas aos ensaios de viabilidade e apoptose, após tratamento com NT157 e OSI-906. O efeito do NT157 in vivo foi avaliado utilizando modelo de xenotransplante de células CEM em camundongos NSG. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa e Comitê de Ética no Uso dos Animais da Instituição. A análise estatística foi realizada pelo teste ANOVA e teste t de Student. O tratamento com NT157 reduziu a viabilidade e a proliferação, induziu apoptose e modulou o ciclo celular em todas as linhagens testadas (p<0,05). Similarmente, OSI- 906 reduziu a viabilidade e a proliferação, modulou o ciclo celular, porém não foi capaz de induzir apoptose nas linhagens de LLA (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e com OSI-906 diminuíram significativamente a migração de Jurkat em fibronectina, porém não modularam a migração de Namalwa. Em um contexto molecular, a exposição ao NT157 resultou em inibição da fosforilação de proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e modulou a expressão de 25 genes relacionados com a via de sinalização MAPK, dentre eles CDKN1A (p21), FOS e JUN (p<0,05). OSI-906modulou a ativação das proteínas da via de sinalização PI3K/AKT/mTOR e a expressão gênica de p21, FOS e JUN, porém de uma forma diferente da modulação encontrada pelo tratamento com NT157 (p<0,05). Em células mononucleares de pacientes com LLA, NT157 induziu uma resposta heterogênea na viabilidade e induziu apoptose, e OSI-906 reduziu a viabilidade, porém não foi capaz de induzir apoptose nestes pacientes (p<0,05). Os tratamentos com NT157 e OSI-906 não apresentaram citotoxicidade em células de doadores saudáveis. Adicionalmente, o tratamento in vivo com veículo ou NT157 na dose de 50mg/kg/dia, via intraperitoneal, em modelos de xenotransplante com células CEM em camundongos NSG (n=5 para cada grupo) não apresentou efeitos antineoplásicos. Em conclusão, a inibição farmacológica de IGF1R/IRS1-2, por NT157, e de IGF1R/IR, por OSI-906, apresentaram efeitos antineoplásicos significativos em modelos de linhagens celulares e amostras primárias de pacientes com LLA. Os resultados dos estudos in vivo em modelos de xenotransplante indicam a necessidade de estudos de farmacocinética e farmacodinâmica para o NT157. Nossos resultados revelaram que NT157 exerce um efeito citotóxico nas células de LLA, enquanto que OSI-906 tem um efeito predominantemente citostático. Estes dados indicam que o inibidor de IGF1R/IRS1-2, NT157, obteve resultados antineoplásicos mais atrativos e a inibição direta de IRS1 pode ser um potencial alvo terapêutico em LLA. / Acute lymphoid leukemia (ALL) is an aggressive hematological neoplasm, characterized by clonal expansion of lymphoid progenitors and exacerbated activation of signaling pathways. The IGF1R/IRS1 signaling pathway initiated through binding of the ligand IGF1 to its transmembrane receptor IGF1R, and the subsequent activation of its substrate IRS1, which transmit mitogenic and antiapoptotic signals, mainly through the modulation of the PI3K/AKT/mTOR and MAPK signaling pathways. These signaling pathways play an important function in cell proliferation, survival and migration of leukemia cells. Therefore, the objective of our study was to investigate the participation of the IGF1R/IRS1 signaling pathway in ALL. Jurkat, MOLT-4, Namalwa and Raji cell lines were treated or not with IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, or with IGF1R/IR inhibitor, OSI-906, and evaluated for cell viability, apoptosis, proliferation, cell cycle, migration, gene and protein expression/activation. Mononuclear cells from patients with ALL and from healthy donors were submitted to the viability and apoptosis assays, after treatment with NT157 and OSI-906. The NT157 effect in vivo was evaluated using CEM cell line xenograft model in NSG mice. The study was approved by the Research Ethics Committee and the Ethics Committee on the Use of Animals of the Institution. Statistical analysis was performed by ANOVA and Student t test. Treatment with NT157 reduced viability and proliferation, induced apoptosis, and modulated the cell cycle in all cell lines tested (p<0.05). Similarly, OSI-906 reduced viability and proliferation, modulated the cell cycle, but was not able to induce apoptosis in ALL cell lines (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI-906 significantly decreased the migration of Jurkat in fibronectin, but did not modulate the Namalwa migration. In a molecular context, the NT157 exposure resulted in inhibition of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway protein phosphorylation and modulated the expression of 25 genes related to the MAPK signaling pathway, including CDKN1A (p21), FOS and JUN (p<0,05). OSI-906 modulated the activation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway proteins and the p21, FOS and JUN geneexpression, but in a different way from the modulation found by treatment with NT157 (p<0.05). In mononuclear cells of patients with ALL, NT157 induced a heterogeneous response in viability and induced apoptosis, and OSI-906 reduced viability, but was not able to induce apoptosis in these patients (p<0.05). Treatments with NT157 and OSI- 906 did not show cytotoxicity in healthy donor cells. Additionally, in vivo treatment with vehicle or NT157 at the dose of 50 mg/kg/day, intraperitoneally, in xenotransplantation models with CEM cells in NSG mice (n=5 for each group) showed no antineoplastic effects. In conclusion, the pharmacological inhibition of IGF1R/IRS1- 2, by NT157, and IGF1R/IR, by OSI-906, showed significant antineoplastic effects in cell line models and in primary samples of patients with ALL. The results of in vivo studies in xenotransplantation models indicate the need for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for NT157. In conclusions, our results revealed that NT157 exerts a cytotoxic effect on ALL cell lines and primary ALL cells, whereas OSI-906 has a predominantly cytostatic effect. These data indicate that the IGF1R/IRS1-2 inhibitor, NT157, obtained more attractive antineoplastic results and the direct inhibition of IRS1 may be a potential therapeutic to target in ALL.

A mutação recorrente JAK2V617F é a lesão molecular com maior impacto na fisiopatologia das neoplasias mieloproliferativas (NMP) BCR ABL1 negativas. A ausência de resposta clínica completa ao inibidor seletivo de JAK1/2, ruxolitinibe, indica a necessidade de novas abordagens terapêuticas. Dados recentes sugerem que IGF1R/IRS representa um potencial alvo de inibição para o tratamento das NMP: (i) o substrato do receptor de insulina 2 (IRS2) coopera com JAK2V617F na transformação maligna em NMP; (ii) a desregulação da via de sinalização de IGF1R induz NMP. O composto NT157 foi desenvolvido para inibir IRS1/2 e apresentou efeitos antineoplásicos em neoplasias sólidas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar os efeitos celulares e moleculares do tratamento com o inibidor de IRS1/2, NT157, isolado e em combinação com ruxolitinibe, em NMP JAK2V617F. Células HEL e SET2 JAK2V617F foram tratadas com veículo, NT157 e/ou ruxolitinibe e submetidas à avaliação da viabilidade celular, apoptose, proliferação, clonogenicidade, ciclo celular, expressão gênica e/ou expressão/ativação proteica. Células primárias de pacientes com policitemia vera foram submetidos a tratamento com NT157 e avaliação de formação espontânea de colônias eritroides. O efeito do NT157 in vivo foi avaliado utilizando modelo de xenotransplante de células HEL em camundongos NSG. A análise estatística foi realizada através do teste ANOVA ou t de Student. Em células HEL e/ou SET2 JAK2V617F, o tratamento com NT157 promoveu redução da viabilidade, clonogenicidade e proliferação celular, aumentou a apoptose e resultou em parada do ciclo celular em G2/M (p?0,05). Exposição ao NT157 resultou em inibição da fosforilação de STAT3, STAT5 e ERK e na modulação da expressão de 23 oncogenes (CCND1, MYB e WT1) e genes supressores tumorais (CDKN1A, JUN e FOS) em células HEL (p?0,05). O tratamento combinado com ruxolitinibe não apresentou efeito potencializador, sendo que a redução da viabilidade nas condições de combinação corresponde ao efeito das monoterapias nas linhagens celulares avaliadas. Em células primárias de pacientes com policitemia vera (n=3), NT157 reduziu a formação espontânea de colônias eritroides (p?0,05). O tratamento in vivo com veículo ou NT157 na dose de 70mg/kg, 3 vezes por semana, via intraperitoneal, em modelos de xenotransplante com células HEL em camundongos NSG (n=5 para cada grupo) não apresentou efeitos antineoplásicos. Em conclusão, a inibição farmacológica de IRS1/2 apresentou efeitos antineoplásicos significativos em modelos de linhagens celulares e amostras primárias de pacientes com NMP JAK2V617F. A inibição farmacológica combinada de IRS1/2 e JAK1/2 não potencializou o efeito antineoplásico das monoterapias nos processos celulares investigados. Os resultados dos estudos in vivo em modelos de xenotransplante indicam a necessidade de estudos de farmacocinética e farmacodinâmica para o NT157. Os efeitos moleculares identificados permitiram uma melhor compreensão sobre os mecanismos de ação da droga NT157 em NMP. / The recurrent V617F mutation in JAK2 is a major contributor to the pathogenesis of BCR-ABL1 negative myeloproliferative neoplasms (MPN). Absence of complete clinical response to ruxolitinib, a JAK1/2 inhibitor, highlights the need for targeting other signaling pathways that contribute to JAK2. Recent data indicate that IGF1R/IRS is a potential target in MPN: (i) insulin receptor substrate 2 (IRS2) cooperates to malignant transformation induced by JAK2V617F, (ii) IGF1R signaling upregulation induces MNP phenotype. NT157 is a synthetic compound designed as IRS1/2 inhibitor and was able to induce anti-neoplastic effects in solid tumors. We, herein, aimed to characterize the molecular and cellular effects of NT157 treatment, combined or not with ruxolitinib, in MPN JAK2V617F. HEL and SET2 JAK2V617F cells were treated or not with vehicle, NT157 and/or ruxolitinib and submitted to evaluation of cell viability assay, apoptosis, proliferation, clonogenicity, cell cycle, gene expression and protein expression/activation. Primary cells from polycythemia vera (PV) patients (n=3) were exposed to NT157 treatment and evaluated for erythropoietin-independent colony formation. NT157 effects in vivo were evaluated in a xenograft model of leukemogenesis induced by HEL cells in NSG mice. Statistical analysis was performed using ANOVA or Student\'s t test. In MPN cell lines, NT157 treatment significantly decreased cell viability, clonogenicity and cell proliferation, increased apoptosis and cell cycle arrest in G2/M (all p<0.05). NT157 exposure resulted in inhibition of STAT3, STAT5 and ERK phosphorylation. NT157 also modulated the expression of 23 oncogenes (CCND1, MYB and WT1) and suppressor tumor genes (CDKN1A, FOS and JUN) in HEL cells (p?0.05). In both cell lines, the combined treatment, NT157 plus ruxolitinib, did not potentiate the effects of monotherapies. In primary cells from polycythemia vera patients, NT157 exposition reduced spontaneous erythroid colony formation (all p<0.05). In vivo treatment with vehicle or NT157 (70mg/kg intraperitoneal), three times a week, showed no antineoplastic effects in NSG mice transplanted with HEL cells (n = 5 for each group). In summary, the IRS1/2 pharmacological inhibitor NT157 displayed remarkable antineoplastic effects in JAK2V617F cells lines and MPN primary cells. The combined treatment of NT157 plus ruxolitinib did not present potentializing effects when compared to the monotherapy. The results of in vivo treatment using a xenograft model highlight the need for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for the NT157 compound. The molecular effects identified allowed a better understanding about the mechanisms of NT157 action in MPNs.

A mutação recorrente JAK2V617F é a lesão molecular com maior impacto na fisiopatologia das neoplasias mieloproliferativas (NMP) BCR ABL1 negativas. A ausência de resposta clínica completa ao inibidor seletivo de JAK1/2, ruxolitinibe, indica a necessidade de novas abordagens terapêuticas. Dados recentes sugerem que IGF1R/IRS representa um potencial alvo de inibição para o tratamento das NMP: (i) o substrato do receptor de insulina 2 (IRS2) coopera com JAK2V617F na transformação maligna em NMP; (ii) a desregulação da via de sinalização de IGF1R induz NMP. O composto NT157 foi desenvolvido para inibir IRS1/2 e apresentou efeitos antineoplásicos em neoplasias sólidas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar os efeitos celulares e moleculares do tratamento com o inibidor de IRS1/2, NT157, isolado e em combinação com ruxolitinibe, em NMP JAK2V617F. Células HEL e SET2 JAK2V617F foram tratadas com veículo, NT157 e/ou ruxolitinibe e submetidas à avaliação da viabilidade celular, apoptose, proliferação, clonogenicidade, ciclo celular, expressão gênica e/ou expressão/ativação proteica. Células primárias de pacientes com policitemia vera foram submetidos a tratamento com NT157 e avaliação de formação espontânea de colônias eritroides. O efeito do NT157 in vivo foi avaliado utilizando modelo de xenotransplante de células HEL em camundongos NSG. A análise estatística foi realizada através do teste ANOVA ou t de Student. Em células HEL e/ou SET2 JAK2V617F, o tratamento com NT157 promoveu redução da viabilidade, clonogenicidade e proliferação celular, aumentou a apoptose e resultou em parada do ciclo celular em G2/M (p?0,05). Exposição ao NT157 resultou em inibição da fosforilação de STAT3, STAT5 e ERK e na modulação da expressão de 23 oncogenes (CCND1, MYB e WT1) e genes supressores tumorais (CDKN1A, JUN e FOS) em células HEL (p?0,05). O tratamento combinado com ruxolitinibe não apresentou efeito potencializador, sendo que a redução da viabilidade nas condições de combinação corresponde ao efeito das monoterapias nas linhagens celulares avaliadas. Em células primárias de pacientes com policitemia vera (n=3), NT157 reduziu a formação espontânea de colônias eritroides (p?0,05). O tratamento in vivo com veículo ou NT157 na dose de 70mg/kg, 3 vezes por semana, via intraperitoneal, em modelos de xenotransplante com células HEL em camundongos NSG (n=5 para cada grupo) não apresentou efeitos antineoplásicos. Em conclusão, a inibição farmacológica de IRS1/2 apresentou efeitos antineoplásicos significativos em modelos de linhagens celulares e amostras primárias de pacientes com NMP JAK2V617F. A inibição farmacológica combinada de IRS1/2 e JAK1/2 não potencializou o efeito antineoplásico das monoterapias nos processos celulares investigados. Os resultados dos estudos in vivo em modelos de xenotransplante indicam a necessidade de estudos de farmacocinética e farmacodinâmica para o NT157. Os efeitos moleculares identificados permitiram uma melhor compreensão sobre os mecanismos de ação da droga NT157 em NMP. / The recurrent V617F mutation in JAK2 is a major contributor to the pathogenesis of BCR-ABL1 negative myeloproliferative neoplasms (MPN). Absence of complete clinical response to ruxolitinib, a JAK1/2 inhibitor, highlights the need for targeting other signaling pathways that contribute to JAK2. Recent data indicate that IGF1R/IRS is a potential target in MPN: (i) insulin receptor substrate 2 (IRS2) cooperates to malignant transformation induced by JAK2V617F, (ii) IGF1R signaling upregulation induces MNP phenotype. NT157 is a synthetic compound designed as IRS1/2 inhibitor and was able to induce anti-neoplastic effects in solid tumors. We, herein, aimed to characterize the molecular and cellular effects of NT157 treatment, combined or not with ruxolitinib, in MPN JAK2V617F. HEL and SET2 JAK2V617F cells were treated or not with vehicle, NT157 and/or ruxolitinib and submitted to evaluation of cell viability assay, apoptosis, proliferation, clonogenicity, cell cycle, gene expression and protein expression/activation. Primary cells from polycythemia vera (PV) patients (n=3) were exposed to NT157 treatment and evaluated for erythropoietin-independent colony formation. NT157 effects in vivo were evaluated in a xenograft model of leukemogenesis induced by HEL cells in NSG mice. Statistical analysis was performed using ANOVA or Student\'s t test. In MPN cell lines, NT157 treatment significantly decreased cell viability, clonogenicity and cell proliferation, increased apoptosis and cell cycle arrest in G2/M (all p<0.05). NT157 exposure resulted in inhibition of STAT3, STAT5 and ERK phosphorylation. NT157 also modulated the expression of 23 oncogenes (CCND1, MYB and WT1) and suppressor tumor genes (CDKN1A, FOS and JUN) in HEL cells (p?0.05). In both cell lines, the combined treatment, NT157 plus ruxolitinib, did not potentiate the effects of monotherapies. In primary cells from polycythemia vera patients, NT157 exposition reduced spontaneous erythroid colony formation (all p<0.05). In vivo treatment with vehicle or NT157 (70mg/kg intraperitoneal), three times a week, showed no antineoplastic effects in NSG mice transplanted with HEL cells (n = 5 for each group). In summary, the IRS1/2 pharmacological inhibitor NT157 displayed remarkable antineoplastic effects in JAK2V617F cells lines and MPN primary cells. The combined treatment of NT157 plus ruxolitinib did not present potentializing effects when compared to the monotherapy. The results of in vivo treatment using a xenograft model highlight the need for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for the NT157 compound. The molecular effects identified allowed a better understanding about the mechanisms of NT157 action in MPNs.

Leucemia mieloide crônica (LMC) é uma neoplasia hematológica maligna associada à atividade tirosinoquinase da oncoproteína BCR-ABL1. A maioria dos casos de LMC é tratada com sucesso com inibidores tirosinoquinase de BCR-ABL1, mas uma porcentagem significativa de pacientes desenvolve resistência ao fármaco. Estudos recentes indicam que a célula-tronco leucêmica é resistente ao tratamento com imatinibe. A identificação de outras proteínas que cooperam com as vias de sinalização BCR-ABL1 podem indicar novos alvos terapêuticos. Os substratos do receptor de insulina (IRS) têm emergido como proteínas importantes na fisiopatologia de neoplasias sólidas e hematológicas. Um inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2, NT157, foi desenvolvido e mostrou resultados promissores em estudos pré-clínicos com tumores sólidos. A associação constitutiva de IRS1 com BCRABL1 e o efeito antineoplásico resultante do silenciamento espefício de IRS1 em células K562 BCR-ABL1+ suportam a hipótese deste trabalho. O objetivo do presente estudo foi investigar o efeito da inibição farmacológica de IGF1R-IRS1/2 no fenótipo de células hematopoéticas leucêmicas BCR-ABL1+ utilizando células primárias, células K562 e modelos murinos. IRS1, mas não IRS2, apresentou-se menos expresso em amostras de medula óssea de pacientes com diagnóstico de LMC quando comparadas às amostras de células hematopoéticas normais (p<0,0001). NT157 reduziu a formação de colônias de células primárias de pacientes com LMC, mas não de células hematopoéticas de indivíduos saudáveis. Em células K562, o tratamento com o inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2, NT157, reduziu a viabilidade e proliferação celular e induziu apoptose (p<0,05), inibiu a fosforilação de IGF1R, STAT3, STAT5, 4EBP1, P70S6K e ERK1/2, aumentou a expressão dos genes supressores de tumor CDKN1A, FOS e JUN e reduziu a expressão dos oncogenes MYC e BCL2 (p<0,05); a inibição específica de IRS1 através de lentivírus, mas não de IRS2, reduziu a viabilidade celular (p<0,05). Em células murinas Ba/F3 BCR-ABL1 e BCRABL1T315I, o inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2, NT157, induziu apoptose e reduziu ativação de ERK1/2 in vitro. Na dose de 50mg/kg/dia, NT157 intraperitoneal e/ou imatinibe por gavagem falharam em reduzir o crescimento tumoral in vivo em modelo de tumor alográfico induzido por células Ba/F3 BCR-ABL1 e BCR-ABL1T315I. Em modelo animal de leucemia induzido por transplante de células hematopoéticas transduzidas com BCR-ABL1: (i) o tratamento com NT157 100mg/kg intraperitoneal, 3 vezes por semana, combinado com imatinibe 100mg/kg/dia por gavagem, reduziu significativamente o peso do baço, e preveniu a perda de peso comparado com veículo (p<0,05); apenas a monoterapia com imatinibe prolongou a sobrevida dos animais, (ii) o tratamento com NT157 70mg/kg intraperitoneal, 3 vezes por semana, e/ou imatinibe 70mg/kg/dia por gavagem não teve impacto no peso do baço e na variação do peso corporal; o tratamento com imatinibe em monoterapia ou combinado com NT157 prolongou a sobrevida dos animais (p<0,05). Em conclusão, o inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2 representa uma droga potencialmente eficaz no tratamento da LMC, especialmente em casos de resistência com mutação BCR-ABL1 T315I. A avaliação da eficácia do inibidor farmacológico NT157 em modelos animais de LMC exige ajustes nos modelos murinos utilizados no presente estudo, melhor entendimento da farmacodinâmica e farmacocinética do composto e ajustes no esquema terapêutico utilizado. / Chronic myeloid leukemia (CML) is a hematological malignancy associated with the tyrosine kinase activity of the BCR-ABL1 oncoprotein. Most cases of CML are successfully treated with BCR-ABL1 tyrosine kinase inhibitors, but a significant percentage of patients develop resistance. Recent studies indicate that leukemic stem cell is resistant to imatinib treatment. The identification of other proteins that cooperate with the BCR-ABL1 signaling pathway may indicate novel therapeutic targets. Insulin receptor substrates (IRS) have emerged as important proteins in the pathophysiology of solid and hematological neoplasms. A pharmacological inhibitor of IGF1R-IRS1/2, NT157, has been developed and shown promising results in preclinical studies with solid tumors. The constitutive association of IRS1 with BCR-ABL1, and the antineoplastic effects resulting from IRS1-specific silencing in K562 BCR-ABL1+ cells, support the hypothesis of this work. The aim of the present study was to investigate the effect of pharmacological inhibition of IGF1R-IRS1/2 on the phenotype of BCR-ABL1+ leukemia cells, using primary cells, K562 cell line and murine models. IRS1, but not IRS2, was downregulated in bone marrow samples from CML patients compared to bone marrow cells from healthy donors (p<0.0001). NT157 reduced colony formation of primary cells from CML patients but not from healthy donors. In K562 cells, treatment with the pharmacological inhibitor IGF1R-IRS1/2, NT157, reduced cell viability and proliferation, induced apoptosis (p<0.05), inhibited the phosphorylation of IGF1R, STAT3, STAT5, 4EBP1, P70S6K and ERK1/2, increased expression of tumor suppressor genes CDKN1A, FOS and JUN, and reduced expression of oncogenes MYC and BCL2 (p<0.05); IRS1 silencing mediated by lentivirus, but not IRS2, reduced cell viability (p<0.05). In murine Ba/F3 BCRABL1 and Ba/F3 BCR-ABL1T315I cells, the pharmacological inhibitor of IGF1R-IRS1/2, NT157, induced apoptosis and reduced ERK1/2 activation in vitro. At 50mg/kg/day, NT157 intraperitoneally and/or imatinib orally, failed to reduce tumor burden in vivo in an allographic tumor model induced by Ba/F3 BCR-ABL1 and Ba/F3 BCR-ABL1T315I cells . In an animal leukemia model induced by transplantation of BCR-ABL1-transduced hematopoietic cells : (i) treatment with NT157 100mg/kg intraperitoneally, 3 times per week, combined with imatinib 100mg/kg/day per gavage, significantly reduced spleen weight, and prevented weight loss compared to vehicle (p<0.05); only imatinib monotherapy prolonged survival (p<0.05), (ii) treatment with NT157 70 mg/kg intraperitoneally, 3 times per week, and/or imatinib 70 mg/kg/day per gavage had no impact on spleen weight and body weight; treatment with imatinib alone or combined with NT157 prolonged survival (p<0.05). In conclusion, the pharmacological inhibitor of IGF1R-IRS1/2 represents a potential effective drug in CML therapy, especially in cases of resistant BCR-ABL1 T315I mutation. The evaluation of the NT157 pharmacological efficacy in CML animal models requires adjustments in the murine models used in the present study, better understanding of the pharmacodynamics and pharmacokinetics of the compound and adjustments in the therapeutic scheme used.

Leucemia mieloide crônica (LMC) é uma neoplasia hematológica maligna associada à atividade tirosinoquinase da oncoproteína BCR-ABL1. A maioria dos casos de LMC é tratada com sucesso com inibidores tirosinoquinase de BCR-ABL1, mas uma porcentagem significativa de pacientes desenvolve resistência ao fármaco. Estudos recentes indicam que a célula-tronco leucêmica é resistente ao tratamento com imatinibe. A identificação de outras proteínas que cooperam com as vias de sinalização BCR-ABL1 podem indicar novos alvos terapêuticos. Os substratos do receptor de insulina (IRS) têm emergido como proteínas importantes na fisiopatologia de neoplasias sólidas e hematológicas. Um inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2, NT157, foi desenvolvido e mostrou resultados promissores em estudos pré-clínicos com tumores sólidos. A associação constitutiva de IRS1 com BCRABL1 e o efeito antineoplásico resultante do silenciamento espefício de IRS1 em células K562 BCR-ABL1+ suportam a hipótese deste trabalho. O objetivo do presente estudo foi investigar o efeito da inibição farmacológica de IGF1R-IRS1/2 no fenótipo de células hematopoéticas leucêmicas BCR-ABL1+ utilizando células primárias, células K562 e modelos murinos. IRS1, mas não IRS2, apresentou-se menos expresso em amostras de medula óssea de pacientes com diagnóstico de LMC quando comparadas às amostras de células hematopoéticas normais (p<0,0001). NT157 reduziu a formação de colônias de células primárias de pacientes com LMC, mas não de células hematopoéticas de indivíduos saudáveis. Em células K562, o tratamento com o inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2, NT157, reduziu a viabilidade e proliferação celular e induziu apoptose (p<0,05), inibiu a fosforilação de IGF1R, STAT3, STAT5, 4EBP1, P70S6K e ERK1/2, aumentou a expressão dos genes supressores de tumor CDKN1A, FOS e JUN e reduziu a expressão dos oncogenes MYC e BCL2 (p<0,05); a inibição específica de IRS1 através de lentivírus, mas não de IRS2, reduziu a viabilidade celular (p<0,05). Em células murinas Ba/F3 BCR-ABL1 e BCRABL1T315I, o inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2, NT157, induziu apoptose e reduziu ativação de ERK1/2 in vitro. Na dose de 50mg/kg/dia, NT157 intraperitoneal e/ou imatinibe por gavagem falharam em reduzir o crescimento tumoral in vivo em modelo de tumor alográfico induzido por células Ba/F3 BCR-ABL1 e BCR-ABL1T315I. Em modelo animal de leucemia induzido por transplante de células hematopoéticas transduzidas com BCR-ABL1: (i) o tratamento com NT157 100mg/kg intraperitoneal, 3 vezes por semana, combinado com imatinibe 100mg/kg/dia por gavagem, reduziu significativamente o peso do baço, e preveniu a perda de peso comparado com veículo (p<0,05); apenas a monoterapia com imatinibe prolongou a sobrevida dos animais, (ii) o tratamento com NT157 70mg/kg intraperitoneal, 3 vezes por semana, e/ou imatinibe 70mg/kg/dia por gavagem não teve impacto no peso do baço e na variação do peso corporal; o tratamento com imatinibe em monoterapia ou combinado com NT157 prolongou a sobrevida dos animais (p<0,05). Em conclusão, o inibidor farmacológico de IGF1R-IRS1/2 representa uma droga potencialmente eficaz no tratamento da LMC, especialmente em casos de resistência com mutação BCR-ABL1 T315I. A avaliação da eficácia do inibidor farmacológico NT157 em modelos animais de LMC exige ajustes nos modelos murinos utilizados no presente estudo, melhor entendimento da farmacodinâmica e farmacocinética do composto e ajustes no esquema terapêutico utilizado. / Chronic myeloid leukemia (CML) is a hematological malignancy associated with the tyrosine kinase activity of the BCR-ABL1 oncoprotein. Most cases of CML are successfully treated with BCR-ABL1 tyrosine kinase inhibitors, but a significant percentage of patients develop resistance. Recent studies indicate that leukemic stem cell is resistant to imatinib treatment. The identification of other proteins that cooperate with the BCR-ABL1 signaling pathway may indicate novel therapeutic targets. Insulin receptor substrates (IRS) have emerged as important proteins in the pathophysiology of solid and hematological neoplasms. A pharmacological inhibitor of IGF1R-IRS1/2, NT157, has been developed and shown promising results in preclinical studies with solid tumors. The constitutive association of IRS1 with BCR-ABL1, and the antineoplastic effects resulting from IRS1-specific silencing in K562 BCR-ABL1+ cells, support the hypothesis of this work. The aim of the present study was to investigate the effect of pharmacological inhibition of IGF1R-IRS1/2 on the phenotype of BCR-ABL1+ leukemia cells, using primary cells, K562 cell line and murine models. IRS1, but not IRS2, was downregulated in bone marrow samples from CML patients compared to bone marrow cells from healthy donors (p<0.0001). NT157 reduced colony formation of primary cells from CML patients but not from healthy donors. In K562 cells, treatment with the pharmacological inhibitor IGF1R-IRS1/2, NT157, reduced cell viability and proliferation, induced apoptosis (p<0.05), inhibited the phosphorylation of IGF1R, STAT3, STAT5, 4EBP1, P70S6K and ERK1/2, increased expression of tumor suppressor genes CDKN1A, FOS and JUN, and reduced expression of oncogenes MYC and BCL2 (p<0.05); IRS1 silencing mediated by lentivirus, but not IRS2, reduced cell viability (p<0.05). In murine Ba/F3 BCRABL1 and Ba/F3 BCR-ABL1T315I cells, the pharmacological inhibitor of IGF1R-IRS1/2, NT157, induced apoptosis and reduced ERK1/2 activation in vitro. At 50mg/kg/day, NT157 intraperitoneally and/or imatinib orally, failed to reduce tumor burden in vivo in an allographic tumor model induced by Ba/F3 BCR-ABL1 and Ba/F3 BCR-ABL1T315I cells . In an animal leukemia model induced by transplantation of BCR-ABL1-transduced hematopoietic cells : (i) treatment with NT157 100mg/kg intraperitoneally, 3 times per week, combined with imatinib 100mg/kg/day per gavage, significantly reduced spleen weight, and prevented weight loss compared to vehicle (p<0.05); only imatinib monotherapy prolonged survival (p<0.05), (ii) treatment with NT157 70 mg/kg intraperitoneally, 3 times per week, and/or imatinib 70 mg/kg/day per gavage had no impact on spleen weight and body weight; treatment with imatinib alone or combined with NT157 prolonged survival (p<0.05). In conclusion, the pharmacological inhibitor of IGF1R-IRS1/2 represents a potential effective drug in CML therapy, especially in cases of resistant BCR-ABL1 T315I mutation. The evaluation of the NT157 pharmacological efficacy in CML animal models requires adjustments in the murine models used in the present study, better understanding of the pharmacodynamics and pharmacokinetics of the compound and adjustments in the therapeutic scheme used.