Many cancer cells consume large quantities of glutamine to maintain TCA cycle anaplerosis and support cell survival. It was therefore surprising when RNAi screening revealed that suppression of citrate synthase (CS), the first TCA cycle enzyme, prevented glutamine-withdrawal-induced apoptosis. CS suppression reduced TCA cycle activity and diverted oxaloacetate, the substrate of CS, into production of the nonessential amino acids aspartate and asparagine. We found that asparagine was necessary and sufficient to suppress glutamine-withdrawal-induced apoptosis without restoring the levels of other nonessential amino acids or TCA cycle intermediates. In complete medium, tumor cells exhibiting high rates of glutamine consumption underwent rapid apoptosis when glutamine-dependent asparagine synthesis was suppressed, and expression of asparagine synthetase was statistically correlated with poor prognosis in human tumors. Coupled with the success of L-asparaginase as a therapy for childhood leukemia, the data suggest that intracellular asparagine is a critical suppressor of apoptosis in many human tumors.

Omacetaxine, a semisynthetic form of Homoharringtonine (HHT), was approved for the treatment of chronic myeloid leukemia (CML). Previously, we published the synthesis of this natural alkaloid and three of its derivatives: deoxyharringtonine (DHT), deoxyhomoharringtonine (DHHT), and bis(demethyl)-deoxyharringtonine (BDHT); and reported on its refractory activity against the HL-60/RV+ cells over-expressing P-glycoprotein 1 (MDR1). In this study, we explored the extent of this resistance by first expanding the panel of established cell lines and second, using a panel of 21 leukemia patient derived primary cells. Here, we report a consistent resistance to HTT in K562 derived cells and in MES-SA/MX2 derived cells resistant to mitoxanthrone; all of them over-express MDR1, while we found U87MG-ABCG2 and H69AR cells to be very sensitive to HTT. In contrast, DHT, DHHT, and BDHT seemingly overcome this resistance due to the changes made to the acyl chain of HTT rendering the derivatives less susceptible to efflux. Surprisingly, the leukemia primary cells were very sensitive to HHT and its derivatives with low nanomolar potencies, followed by a new class of CDC7 kinase inhibitors, the anthracycline class of topoisomerase inhibitors, the DNA intercalator actinomycin-D, and the vinca alkaloid class of microtubule inhibitors. The mechanism of cell death induced by HTT and DHHT was found to be mediated via Caspase 3 cleavage leading to apoptosis. Taken together, our results confirm that HHT is a substrate for MDR1. It opens the door to a new opportunity to clinically evaluate HHT and its derivatives for the treatment of AML and other cancers.

Abstract Dengue is the most common mosquito-borne viral disease that in recent years has become a major international public health concern. Dengue is a tropical neglected disease with increasing global incidences, affecting millions of people worldwide, and without the availability of specific treatments to combat it. The identification of host-target genes essential for the virus life cycle, for which effective modulators may already exist, would provide an alternative path to a rapid drug development of the much needed anti-Dengue agents. For this purpose, we performed the first genome-wide RNAi screen, combining two high content readouts for DENV infection (FLUO) and host cell toxicity (NUCL), against an arrayed lentiviral based shRNA library covering 16,000 genes with a redundancy of at least 5 hairpins per gene. The screen identified 1,924 gene candidates in total; of which, 1,730 gene candidates abrogated Dengue infection, while 194 gene candidates were found to enhance its infectivity in HEK293 cells. A first pass clustering analysis of hits revealed a well orchestrated gene-network dependency on host cell homeostasis and physiology triggering distinct cellular pathways for infectivity, replication, trafficking and egress; a second analysis revealed a comprehensive gene signature of 331 genes common to hits identified in 28 published RNAi host-viral interactions screens. Taken together, our findings provide novel antiviral molecular targets with the potential for drug discovery and development.