Abstract Neurofibromatosis Type 1 (NF1) is a common cancer predisposition syndrome, caused by heterozygous loss of function mutations in the tumor suppressor gene NF1 . Individuals with NF1 develop benign tumors of the peripheral nervous system (neurofibromas), originating from the Schwann cell linage after somatic loss of the wild type NF1 allele, some of which progress further to malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNST). There is only one FDA approved targeted therapy for symptomatic plexiform neurofibromas and none approved for MPNST. The genetic basis of NF1 syndrome makes associated tumors ideal for using synthetic drug sensitivity approaches to uncover therapeutic vulnerabilities. We developed a drug discovery pipeline to identify therapeutics for NF1-related tumors using isogeneic pairs of NF1- proficient and deficient immortalized human Schwann cells. We utilized these in a large-scale high throughput screen (HTS) for drugs that preferentially kill NF1 -deficient cells, through which we identified 23 compounds capable of killing NF1- deficient Schwann cells with selectivity. Multiple hits from this screen clustered into classes defined by method of action. Four clinically interesting drugs from these classes were tested in vivo using both a genetically engineered mouse model of high-grade peripheral nerve sheath tumors and human MPNST xenografts. All drugs tested showed single agent efficacy in these models as well as significant synergy when used in combination with the MEK inhibitor selumetinib. This HTS platform yielded novel therapeutically relevant compounds for the treatment of NF1-associated tumors and can serve as a tool to rapidly evaluate new compounds and combinations in the future.

Abstract Neurofibromatosis type 1 (NF1) is a genetic disorder characterized by nerve tumors called neurofibromas, in which Schwann cells (SCs) lack NF1 and show deregulated RAS signaling. NF1 is also implicated in regulation of cAMP. Gene expression profiling and protein expression identified P2RY14 in SCs and SC precursors (SCPs) implicating P2RY14 as a candidate upstream regulator of cAMP in EGF-dependent SCP. We found that SCP self-renewal was reduced by genetic or pharmacological inhibition of P2RY14. In NF1 deficient SCs and malignant peripheral nerve sheath tumor (MPNST) cells, P2RY14 inhibition decreased EGFR-driven phospho-Akt and increased cAMP signaling. In a neurofibroma mouse model, genetic deletion of P2RY14 increased mouse survival, delayed neurofibroma initiation and rescued cAMP signaling. Conversely, elevation of cAMP diminished SCP number in vitro and diminished SC proliferation in neurofibroma bearing mice in vivo . These studies identify the purinergic receptor P2RY14 as a critical G-protein-coupled receptor (GPCR) in NF1 mutant SCPs and SCs and suggest roles for EGFR-GPCR crosstalk in facilitating SCP self-renewal and neurofibroma initiation via cAMP and EGFR-driven phospho-Akt.