ABSTRACT Prion disease is a rapidly progressive neurodegenerative disorder caused by misfolding and aggregation of the prion protein (PrP), and there are currently no therapeutic options. PrP ligands could theoretically antagonize prion formation by protecting the native protein from misfolding or by targeting it for degradation, but no validated small-molecule binders have been discovered to date. We deployed a variety of screening methods in an effort to discover binders of PrP, including 19 F-observed and saturation transfer difference (STD) nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, differential scanning fluorimetry (DSF), DNA-encoded library selection, and in silico screening. A single benzimidazole compound was confirmed in concentration-response, but affinity was very weak ( K d > 1 mM), and it could not be advanced further. The exceptionally low hit rate observed here suggests that PrP is a difficult target for small-molecule binders. While orthogonal binder discovery methods could yield high affinity compounds, non-small-molecule modalities may offer independent paths forward against prion disease.

A challenge for screening new candidate drugs to treat cancer is that efficacy in cell culture models is not always predictive of efficacy in patients. One limitation of standard cell culture is a reliance on non-physiological nutrient levels to propagate cells. Which nutrients are available can influence how cancer cells use metabolism to proliferate and impact sensitivity to some drugs, but a general assessment of how physiological nutrients affect cancer cell response to small molecule therapies is lacking. To enable screening of compounds to determine how the nutrient environment impacts drug efficacy, we developed a serum-derived culture medium that supports the proliferation of diverse cancer cell lines and is amenable to high-throughput screening. We used this system to screen several small molecule libraries and found that compounds targeting metabolic enzymes were enriched as having differential efficacy in standard compared to serum-derived medium. We exploited the differences in nutrient levels between each medium to understand why medium conditions affected the response of cells to some compounds, illustrating how this approach can be used to screen potential therapeutics and understand how their efficacy is modified by available nutrients.

Abstract Oncofetal transcription factor SALL4 is essential for cancer cell survival. 1-5 Recently, several groups reported that immunomodulatory imide drugs (IMiDs) could degrade SALL4 in a proteasome-dependent manner. 6,7 Intriguingly, we observed that IMiDs had no effect on SALL4-positive cancer cells. Further studies demonstrated that IMiDs could only degrade SALL4A, one of the SALL4 isoforms. This finding raises the possibility that SALL4B, the isoform not affected by IMiDs, may be essential for SALL4-mediated cancer cell survival. SALL4B knockdown led to an increase in apoptosis and inhibition of cancer cell growth. SALL4B gain-of-function alone led to liver tumor formation in mice. Our observation that protein degraders can possess isoform-specific effects exemplifies the importance of delineating drug action and oncogenesis at the isoform level to develop more effective cancer therapeutics.