Abstract Metastasis is the major cause of mortality for patients with cancer, and dysregulation of developmental signaling pathways can significantly contribute to the metastatic process. The Sine oculis homeobox homolog 1 (SIX1)/eyes absent (EYA) transcriptional complex plays a critical role in the development of multiple organs and is typically downregulated after development is complete. In breast cancer, aberrant expression of SIX1 has been demonstrated to stimulate metastasis through activation of TGFβ signaling and subsequent induction of epithelial–mesenchymal transition (EMT). In addition, SIX1 can induce metastasis via non-cell autonomous means, including activation of GLI-signaling in neighboring tumor cells and activation of VEGFC–induced lymphangiogenesis. Thus, targeting SIX1 would be expected to inhibit metastasis while conferring limited side effects. However, transcription factors are notoriously difficult to target, and thus novel approaches to inhibit their action must be taken. Here we identified a novel small molecule compound, NCGC00378430 (abbreviated as 8430), that reduces the SIX1/EYA2 interaction. 8430 partially reversed transcriptional and metabolic profiles mediated by SIX1 overexpression and reversed SIX1-induced TGFβ signaling and EMT. 8430 was well tolerated when delivered to mice and significantly suppressed breast cancer–associated metastasis in vivo without significantly altering primary tumor growth. Thus, we have demonstrated for the first time that pharmacologic inhibition of the SIX1/EYA2 complex and associated phenotypes is sufficient to suppress breast cancer metastasis. Significance: These findings identify and characterize a novel inhibitor of the SIX1/EYA2 complex that reverses EMT phenotypes suppressing breast cancer metastasis.

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.