KRASG12D, the most common oncogenic KRAS mutation, is a promising target for the treatment of solid tumors. However, when compared to KRASG12C, selective inhibition of KRASG12D presents a significant challenge due to the requirement of inhibitors to bind KRASG12D with high enough affinity to obviate the need for covalent interactions with the mutant KRAS protein. Here, we report the discovery and characterization of the first noncovalent, potent, and selective KRASG12D inhibitor, MRTX1133, which was discovered through an extensive structure-based activity improvement and shown to be efficacious in a KRASG12D mutant xenograft mouse tumor model.

Mitochondria house many metabolic pathways required for homeostasis and growth. To explore how human cells respond to mitochondrial dysfunction, we performed metabolomics in fibroblasts from patients with various mitochondrial disorders and cancer cells with electron transport chain (ETC) blockade. These analyses revealed extensive perturbations in purine metabolism, and stable isotope tracing demonstrated that ETC defects suppress de novo purine synthesis while enhancing purine salvage. In human lung cancer, tumors with markers of low oxidative mitochondrial metabolism exhibit enhanced expression of the salvage enzyme hypoxanthine phosphoribosyl transferase 1 (HPRT1) and high levels of the HPRT1 product inosine monophosphate. Mechanistically, ETC blockade activates the pentose phosphate pathway, providing phosphoribosyl diphosphate to drive purine salvage supplied by uptake of extracellular bases. Blocking HPRT1 sensitizes cancer cells to ETC inhibition. These findings demonstrate how cells remodel purine metabolism upon ETC blockade and uncover a new metabolic vulnerability in tumors with low respiration.

SUMMARY Cancer cells reprogram their metabolism to support cell growth and proliferation in harsh environments. While many studies have documented the importance of mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) in tumor growth, some cancer cells experience conditions of reduced OXPHOS in vivo and induce alternative metabolic pathways to compensate. To assess how human cells respond to mitochondrial dysfunction, we performed metabolomics in fibroblasts and plasma from patients with inborn errors of mitochondrial metabolism, and in cancer cells subjected to inhibition of the electron transport chain (ETC). All these analyses revealed extensive perturbations in purine-related metabolites; in non-small cell lung cancer (NSCLC) cells, ETC blockade led to purine metabolite accumulation arising from a reduced cytosolic NAD + /NADH ratio (NADH reductive stress). Stable isotope tracing demonstrated that ETC deficiency suppressed de novo purine nucleotide synthesis while enhancing purine salvage. Analysis of NSCLC patients infused with [U- 13 C]glucose revealed that tumors with markers of low oxidative mitochondrial metabolism exhibited high expression of the purine salvage enzyme HPRT1 and abundant levels of the HPRT1 product inosine monophosphate (IMP). ETC blockade also induced production of ribose-5’ phosphate (R5P) by the pentose phosphate pathway (PPP) and import of purine nucleobases. Blocking either HPRT1 or nucleoside transporters sensitized cancer cells to ETC inhibition, and overexpressing nucleoside transporters was sufficient to drive growth of NSCLC xenografts. Collectively, this study mechanistically delineates how cells compensate for suppressed purine metabolism in response to ETC blockade, and uncovers a new metabolic vulnerability in tumors experiencing NADH excess.

Mesenchymal-epithelial transition factor (MET) is a receptor tyrosine kinase that serves a critical function in numerous developmental, morphogenic, and proliferative signaling pathways. If dysregulated, MET has been shown to be involved in the development and survival of several cancers, including non-small cell lung cancer (NSCLC), renal cancer, and other epithelial tumors. Currently, the clinical efficacy of FDA approved MET inhibitors is limited by on-target acquired resistance, dose-limiting toxicities, and less than optimal efficacy against brain metastasis. Therefore, there is still an unmet medical need for the development of MET inhibitors to address these issues. Herein we report the application of structure-based design for the discovery and development of a novel class of brain-penetrant MET inhibitors with enhanced activity against clinically relevant mutations and improved selectivity. Compound 13 with a MET D1228N cell line IC50 value of 23 nM showed good efficacy in an intracranial tumor model and increased the median overall survival of the animals to 100% when dosed orally at 100 mg/kg daily for 21 days.

Abstract Metabolomic profiling is instrumental in understanding the systemic and cellular impact of inborn errors of metabolism (IEMs), monogenic disorders caused by pathogenic genomic variants in genes involved in metabolism. This study encompasses untargeted metabolomics analysis of plasma from 474 individuals and fibroblasts from 67 subjects, incorporating healthy controls, patients with 65 different monogenic diseases, and numerous undiagnosed cases. We introduce a web application designed for the in-depth exploration of this extensive metabolomics database. The application offers a user-friendly interface for data review, download, and detailed analysis of metabolic deviations linked to IEMs at the level of individual patients or groups of patients with the same diagnosis. It also provides interactive tools for investigating metabolic relationships and offers comparative analyses of plasma and fibroblast profiles. This tool emphasizes the metabolic interplay within and across biological matrices, enriching our understanding of metabolic regulation in health and disease. As a resource, the application provides broad utility in research, offering novel insights into metabolic pathways and their alterations in various disorders.