Isocitrate dehydrogenase (IDH)-mutant gliomas exhibit unique metabolic and biological features that may make them vulnerable to specific treatment. In this study, we investigated the selective vulnerability of IDH-mutant gliomas to zotiraciclib (ZTR).We examined ZTR-induced cell death, mitochondrial dysfunction, and biogenesis defect at RNA, protein, and cellular levels. The survival benefit and pharmacodynamics of ZTR were evaluated using mouse models bearing mutant or wildtype IDH.The IC 50 of ZTR in IDH-mutant patient-derived glioma cells was more than 50% lower than in IDH-wildtype cells. A high-throughput drug screen, utilizing a library of 2,481 approved and investigational drugs, provided independent evidence that ZTR was one of the most effective agents against IDH-mutant gliomas. ZTR-induced suppression of CDK9 and RNA Pol II phosphorylation was more pronounced in IDH-mutant cells. Low-dose ZTR (15 nM) suppressed mitochondrial respiration complexes and NAD+ production, leading to oxidative stress in IDH-mutant but not in IDH-wildtype cells. Furthermore, ZTR exposure resulted in a decrease in glycolysis, exacerbating bioenergetic failure. Finally, ZTR significantly prolonged the survival of mice bearing intracranial IDH-mutant gliomas but not in the IDH-wildtype counterpart. The combination of mitochondrial dysfunction and the inability to adapt to oxidative stress leads to potent ZTR-induced cell death and thereby an increased therapeutic vulnerability in IDH-mutant gliomas.The findings led to the launch of a clinical trial of ZTR in IDH-mutant gliomas towards precision medicine ( NCT 05588141 ).

Abstract BACKGROUND Interpretating radiographic findings of glioma patients receiving immunotherapy is challenging. Repeated imaging is often required for clinical decisions, potentially delaying next line of treatment. Here we assess a glioma segmentation AI model to evaluate treatment response in IDH-mutant glioma patients receiving nivolumab. METHODS Clinical magnetic resonance imaging (MRI)s from twenty-nine patients enrolled in a clinical trial (NCT03718767) were retrospectively analyzed. All patients had at least two sequential MRIs, including baseline study. T2, T1 (pre/post-contrast), and T2 FLAIR MRI sequences were pre-processed using publicly available AI-based whole-brain segmentation models. Lesion contours were derived from a validated 4-class brain tumor segmentation AI model, distinguishing healthy brain parenchyma, peri-lesional edema, non-contrast enhancing volume (NEV), and contrast-enhancing volume (CEV). Total lesion burden volume (TLBV=NEV + CEV + Edema) was also calculated. Growth rates between responders (R) and non-responders (NR), defined as progression-free survival ≥ or < 6months, respectively, were compared using a Wilcoxon Rank Sum Test. RESULTS The R group displayed significantly lower median rates of change for CEV (R -35% vs. NR +142% p = 4.31e-04) and TLBV (R +6% vs NR +43% p = 1.55e-03), compared to NR from baseline to post-cycle 1-2. Additionally, similar trends persisted at post-cycle 3-4 for CEV (R -41% vs. NR +367% p = 3.03e-03) and TLBV (R +12% vs. NR +40% p = 7.74e-03). Although NR showed a higher average baseline TLBV, there was no discernible correlation detected between baseline TLBV and the rate of change during treatment. CONCLUSIONS AI-based volumetric analysis offers an objective response assessment, showing promise in tracking disease progression in IDH-mutant glioma patients on nivolumab, potentially enabling earlier identification of progressive disease and allowing for timely treatment adjustments. A larger prospective study is warranted to refine volumetric pattern analysis for early clinical decisions in immunotherapy.

Abstract BACKGROUND Zotiraciclib, an orally administered multi-kinase inhibitor, has shown anti-glioma effect via suppression of transcriptional process and mitochondrial function. Here, we investigate the impact of zotiraciclib on the glioma immune microenvironment. METHODS Mouse glioma was generated by intracranial injection of mouse syngeneic cells (IDH1-wildtype NPA cells or IDH1R132H-mutant NPAI cells) in C57BL/6 mice. Zotiraciclib was administered (30 mg/kg, intraperitoneal injection, twice per week) starting seven days after tumor implantation. NPA and NPAI tumors were dissected after 10 and 22 days’ treatment, respectively. Immune cells in the tumor tissue were isolated and examined using flow cytometry. Primary human CD8+ cells and CD14+ monocytes isolated from the blood of a healthy donor were used to further investigate the effect of zotiraciclib (15 nM and 50 nM) on human cytotoxic T cell activation and immunosuppressive M2 macrophage polarization, respectively, using flow cytometry. RESULTS No significant difference in the abundance of T cells, myeloid cells, NK cells, NKT cells, DCs, and B cells between zotiraciclib-treated and vehicle-treated groups was detected in neither NPA nor NPAI tumors. The treatment-induced change in the abundance of cytotoxic T cells, helper T cells, macrophages, monocytes, neutrophils, M-MDSCs, PMN-MDSCs, Tregs, and M2 macrophages wasn’t observed. Zotiraciclib reduced the expansion of human CD8+ cytotoxic T cells, but did not affect the expression of CD25, HLA-DR, TNFα and IFNγ after activation in vitro. The viability of human M2 macrophages during differentiation and polarization was not affected, while the expression of CD163 and CD206 was reduced by zotiraciclib. CONCLUSIONS The immunophenotyping performed for this study demonstrates that zotiraciclib does not alter the mouse glioma immune microenvironment. Complementary studies using human immune cells shows that zotiraciclib does not suppress the activation of cytotoxic T cells but reduces the polarization of immunosuppressive M2 macrophages, supporting combining zotiraciclib and immune stimulatory approach in glioma treatment.