Background— The potential biological significance of hydrogen sulfide (H 2 S) has attracted growing interest in recent years. The aim of this study was to characterize a novel, water-soluble, slow-releasing H 2 S compound [morpholin-4-ium 4 methoxyphenyl(morpholino) phosphinodithioate (GYY4137)] and evaluate its use as a tool to investigate the cardiovascular biology of this gas. Methods and Results— The acute vasorelaxant effect of drugs was assessed in rat aortic rings and perfused rat kidney in vitro and in the anesthetized rat in vivo. The chronic effect of GYY4137 on blood pressure in normotensive and spontaneously hypertensive rats was determined by tail-cuff plethysmography. GYY4137 released H 2 S slowly both in aqueous solution in vitro and after intravenous or intraperitoneal administration in anesthetized rats in vivo. GYY4137 caused a slow relaxation of rat aortic rings and dilated the perfused rat renal vasculature by opening vascular smooth muscle K ATP channels. GYY4137 did not affect rat heart rate or force of contraction in vitro. GYY4137 exhibited antihypertensive activity as evidenced by ability to reduce N G -nitro- l -arginine methyl ester–evoked hypertension in the anesthetized rat and after chronic (14-day) administration in spontaneously hypertensive rats. Conclusions— These results identify GYY4137 as a slow-releasing H 2 S compound with vasodilator and antihypertensive activity. GYY4137 is likely to prove useful in the study of the many and varied biological effects of H 2 S. GYY4137 may also prove of therapeutic value in cardiovascular disease.

Summary

 Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is an attractive cancer therapeutic target. Here we report the discovery of SD-36, a small-molecule degrader of STAT3. SD-36 potently induces the degradation of STAT3 protein in vitro and in vivo and demonstrates high selectivity over other STAT members. Induced degradation of STAT3 results in a strong suppression of its transcription network in leukemia and lymphoma cells. SD-36 inhibits the growth of a subset of acute myeloid leukemia and anaplastic large-cell lymphoma cell lines by inducing cell-cycle arrest and/or apoptosis. SD-36 achieves complete and long-lasting tumor regression in multiple xenograft mouse models at well-tolerated dose schedules. Degradation of STAT3 protein, therefore, is a promising cancer therapeutic strategy.

The slow-releasing hydrogen sulfide (H2S) donor, GYY4137, caused concentration-dependent killing of seven different human cancer cell lines (HeLa, HCT-116, Hep G2, HL-60, MCF-7, MV4-11 and U2OS) but did not affect survival of normal human lung fibroblasts (IMR90, WI-38) as determined by trypan blue exclusion. Sodium hydrosulfide (NaHS) was less potent and not active in all cell lines. A structural analogue of GYY4137 (ZYJ1122) lacking sulfur and thence not able to release H2S was inactive. Similar results were obtained using a clonogenic assay. Incubation of GYY4137 (400 µM) in culture medium led to the generation of low (<20 µM) concentrations of H2S sustained over 7 days. In contrast, incubation of NaHS (400 µM) in the same way led to much higher (up to 400 µM) concentrations of H2S which persisted for only 1 hour. Mechanistic studies revealed that GYY4137 (400 µM) incubated for 5 days with MCF-7 but not IMR90 cells caused the generation of cleaved PARP and cleaved caspase 9, indicative of a pro-apoptotic effect. GYY4137 (but not ZYJ1122) also caused partial G2/M arrest of these cells. Mice xenograft studies using HL-60 and MV4-11 cells showed that GYY4137 (100–300 mg/kg/day for 14 days) significantly reduced tumor growth. We conclude that GYY4137 exhibits anti-cancer activity by releasing H2S over a period of days. We also propose that a combination of apoptosis and cell cycle arrest contributes to this effect and that H2S donors should be investigated further as potential anti-cancer agents.

The bromodomain and extra-terminal (BET) family proteins, consisting of BRD2, BRD3, BRD4, and testis-specific BRDT members, are epigenetic "readers" and play a key role in the regulation of gene transcription. BET proteins are considered to be attractive therapeutic targets for cancer and other human diseases. Recently, heterobifunctional small-molecule BET degraders have been designed based upon the proteolysis targeting chimera (PROTAC) concept to induce BET protein degradation. Herein, we present our design, synthesis, and evaluation of a new class of PROTAC BET degraders. One of the most promising compounds, 23, effectively degrades BRD4 protein at concentrations as low as 30 pM in the RS4;11 leukemia cell line, achieves an IC50 value of 51 pM in inhibition of RS4;11 cell growth and induces rapid tumor regression in vivo against RS4;11 xenograft tumors. These data establish that compound 23 (BETd-260/ZBC260) is a highly potent and efficacious BET degrader.

Abstract Blocking the oncoprotein murine double minute 2 (MDM2)–p53 protein–protein interaction has long been considered to offer a broad cancer therapeutic strategy, despite the potential risks of selecting tumors harboring p53 mutations that escape MDM2 control. In this study, we report a novel small-molecule inhibitor of the MDM2–p53 interaction, SAR405838 (MI-77301), that has been advanced into phase I clinical trials. SAR405838 binds to MDM2 with Ki = 0.88 nmol/L and has high specificity over other proteins. A cocrystal structure of the SAR405838:MDM2 complex shows that, in addition to mimicking three key p53 amino acid residues, the inhibitor captures additional interactions not observed in the p53–MDM2 complex and induces refolding of the short, unstructured MDM2 N-terminal region to achieve its high affinity. SAR405838 effectively activates wild-type p53 in vitro and in xenograft tumor tissue of leukemia and solid tumors, leading to p53-dependent cell-cycle arrest and/or apoptosis. At well-tolerated dose schedules, SAR405838 achieves either durable tumor regression or complete tumor growth inhibition in mouse xenograft models of SJSA-1 osteosarcoma, RS4;11 acute leukemia, LNCaP prostate cancer, and HCT-116 colon cancer. Remarkably, a single oral dose of SAR405838 is sufficient to achieve complete tumor regression in the SJSA-1 model. Mechanistically, robust transcriptional upregulation of PUMA induced by SAR405838 results in strong apoptosis in tumor tissue, leading to complete tumor regression. Our findings provide a preclinical basis upon which to evaluate SAR405838 as a therapeutic agent in patients whose tumors retain wild-type p53. Cancer Res; 74(20); 5855–65. ©2014 AACR.

We previously reported the discovery of a class of spirooxindoles as potent and selective small-molecule inhibitors of the MDM2–p53 interaction (MDM2 inhibitors). We report herein our efforts to improve their pharmacokinetic properties and in vivo antitumor activity. Our efforts led to the identification of 9 (MI-888) as a potent MDM2 inhibitor (Ki = 0.44 nM) with a superior pharmacokinetic profile and enhanced in vivo efficacy. Compound 9 is capable of achieving rapid, complete, and durable tumor regression in two types of xenograft models of human cancer with oral administration and represents the most potent and efficacious MDM2 inhibitor reported to date.

Small-molecule inhibitors that block the MDM2-p53 protein–protein interaction (MDM2 inhibitors) are being intensely pursued as a new therapeutic strategy for cancer treatment. We previously published a series of spirooxindole-containing compounds as a new class of MDM2 small-molecule inhibitors. We report herein a reversible ring-opening-cyclization reaction for some of these spirooxindoles, which affords four diastereomers from a single compound. Our biochemical binding data showed that the stereochemistry in this class of compounds has a major effect on their binding affinities to MDM2, with >100-fold difference between the most potent and the least potent stereoisomers. Our study has led to the identification of a set of highly potent MDM2 inhibitors with a stereochemistry that is different from that of our previously reported compounds. The most potent compound (MI-888) binds to MDM2 with a Ki value of 0.44 nM and achieves complete and long-lasting tumor regression in an animal model of human cancer.

Clinical and biological studies have shown that overexpression of BFL-1 is one contributing factor to venetoclax resistance. The resistance might be overcome by a potent BFL-1 inhibitor, but such an inhibitor is rare. In this study, we show that 56, featuring an acrylamide moiety, inhibited the BFL-1/BID interaction with a Ki value of 105 nM. More interestingly, 56 formed an irreversible conjugation adduct at the C55 residue of BFL-1. 56 was a selective BFL-1 inhibitor, and its MCL-1 binding affinity was 10-fold weaker, while it did not bind BCL-2 and BCL-xL. Mechanistic studies showed that 56 overcame venetoclax resistance in isogenic AML cell lines MOLM-13-OE and MV4-11-OE, which both overexpressed BFL-1. More importantly, 56 and venetoclax combination promoted stronger apoptosis induction than either single agent. Collectively, our data show that 56 overcame resistance to venetoclax in AML cells overexpressing BFL-1. These attributes make 56 a promising candidate for future optimization.

1. Avian

Aberrant activation of the Wnt/β-catenin signaling is associated with tumor development, and blocking β-catenin/BCL9 is a novel strategy for oncogenic Wnt/β-catenin signaling. Herein, we presented two novel β-catenin variations and exposed conformational dynamics in several β-catenin crystal structures at the BCL9 binding site. Furthermore, we identified a class of novel urea-containing compounds targeting β-catenin/BCL9 interaction. Notably, the binding modalities of inhibitors were greatly affected by the conformational dynamics of β-catenin. Among them, 28 had a strong affinity for β-catenin (Kd = 82 nM), the most potent inhibitor reported. In addition, 13 and 35 not only activate T cells but also promote the antigen presentation of cDC1, showing robust antitumor efficacy in the CT26 model. Collectively, our study demonstrated a series of potent small-molecule inhibitors targeting β-catenin/BCL9, which can enhance antigen presentation and activate cDC1 cells, delivering a potential strategy for boosting innate and adaptive immunity to overcome immunotherapy resistance.