Abstract The phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt/mammalian target of rapamycin inhibitor (mTOR) pathway is often constitutively activated in human tumor cells, providing unique opportunities for anticancer therapeutic intervention. NVP-BEZ235 is an imidazo[4,5-c]quinoline derivative that inhibits PI3K and mTOR kinase activity by binding to the ATP-binding cleft of these enzymes. In cellular settings using human tumor cell lines, this molecule is able to effectively and specifically block the dysfunctional activation of the PI3K pathway, inducing G1 arrest. The cellular activity of NVP-BEZ235 translates well in in vivo models of human cancer. Thus, the compound was well tolerated, displayed disease stasis when administered orally, and enhanced the efficacy of other anticancer agents when used in in vivo combination studies. Ex vivo pharmacokinetic/pharmacodynamic analyses of tumor tissues showed a time-dependent correlation between compound concentration and PI3K/Akt pathway inhibition. Collectively, the preclinical data show that NVP-BEZ235 is a potent dual PI3K/mTOR modulator with favorable pharmaceutical properties. NVP-BEZ235 is currently in phase I clinical trials. [Mol Cancer Ther 2008;7(7):1–13 [Mol Cancer Ther 2008;7(7):1851–13]

IGF-IR-mediated signaling promotes survival, anchorage-independent growth, and oncogenic transformation, as well as tumor growth and metastasis formation in vivo. NVP-AEW541 is a pyrrolo[2,3-d]pyrimidine derivative small molecular weight kinase inhibitor of the IGF-IR, capable of distinguishing between the IGF-IR (IC50 = 0.086 microM) and the closely related InsR (IC50 = 2.3 microM) in cells. As expected for a specific IGF-IR kinase inhibitor, NVP-AEW541 abrogates IGF-I-mediated survival and colony formation in soft agar at concentrations that are consistent with inhibition of IGF-IR autophosphorylation. In vivo, this orally bioavailable compound inhibits IGF-IR signaling in tumor xenografts and significantly reduces the growth of IGF-IR-driven fibrosarcomas. Thus, NVP-AEW541 represents a class of selective, small molecule IGF-IR kinase inhibitors with proven in vivo antitumor activity and potential therapeutic application.

The selective allosteric ABL1 inhibitor ABL001 (asciminib) represents a new inhibitory mechanism for BCR–ABL1-driven malignancies, and its efficacy and evolving mechanisms of resistance do not overlap with those of other BCR–ABL1 kinase inhibitors. Current inhibitors targeting the BCR–ABL1 mutation have saved many lives but their application is limited by resistance-driving mutations. Here, the authors report the characterization of ABL001, a new allosteric ABL inhibitor. The compound represents a new inhibitory enzymatic mechanism for BCR–ABL-driven malignancies and could be applied for cases of resistance. The authors note that its efficacy and evolving mechanisms of resistance do not overlap with other BCR–ABL kinase inhibitors. Chronic myeloid leukaemia (CML) is driven by the activity of the BCR–ABL1 fusion oncoprotein. ABL1 kinase inhibitors have improved the clinical outcomes for patients with CML, with over 80% of patients treated with imatinib surviving for more than 10 years1. Second-generation ABL1 kinase inhibitors induce more potent molecular responses in both previously untreated and imatinib-resistant patients with CML2. Studies in patients with chronic-phase CML have shown that around 50% of patients who achieve and maintain undetectable BCR–ABL1 transcript levels for at least 2 years remain disease-free after the withdrawal of treatment3,4. Here we characterize ABL001 (asciminib), a potent and selective allosteric ABL1 inhibitor that is undergoing clinical development testing in patients with CML and Philadelphia chromosome-positive (Ph+) acute lymphoblastic leukaemia. In contrast to catalytic-site ABL1 kinase inhibitors, ABL001 binds to the myristoyl pocket of ABL1 and induces the formation of an inactive kinase conformation. ABL001 and second-generation catalytic inhibitors have similar cellular potencies but distinct patterns of resistance mutations, with genetic barcoding studies revealing pre-existing clonal populations with no shared resistance between ABL001 and the catalytic inhibitor nilotinib. Consistent with this profile, acquired resistance was observed with single-agent therapy in mice; however, the combination of ABL001 and nilotinib led to complete disease control and eradicated CML xenograft tumours without recurrence after the cessation of treatment.

Abstract Genetic alterations in the fibroblast growth factor receptor (FGFR) pathway are promising therapeutic targets in many cancers, including intrahepatic cholangiocarcinoma (ICC). The FGFR inhibitor BGJ398 displayed encouraging efficacy in patients with FGFR2 fusion–positive ICC in a phase II trial, but the durability of response was limited in some patients. Here, we report the molecular basis for acquired resistance to BGJ398 in three patients via integrative genomic characterization of cell-free circulating tumor DNA (cfDNA), primary tumors, and metastases. Serial analysis of cfDNA demonstrated multiple recurrent point mutations in the FGFR2 kinase domain at progression. Accordingly, biopsy of post-progression lesions and rapid autopsy revealed marked inter- and intralesional heterogeneity, with different FGFR2 mutations in individual resistant clones. Molecular modeling and in vitro studies indicated that each mutation led to BGJ398 resistance and was surmountable by structurally distinct FGFR inhibitors. Thus, polyclonal secondary FGFR2 mutations represent an important clinical resistance mechanism that may guide the development of future therapeutic strategies. Significance: We report the first genetic mechanisms of clinical acquired resistance to FGFR inhibition in patients with FGFR2 fusion–positive ICC. Our findings can inform future strategies for detecting resistance mechanisms and inducing more durable remissions in ICC and in the wide variety of cancers where the FGFR pathway is being explored as a therapeutic target. Cancer Discov; 7(3); 252–63. ©2016 AACR. See related commentary by Smyth et al., p. 248. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 235

A novel series of N-aryl-N'-pyrimidin-4-yl ureas has been optimized to afford potent and selective inhibitors of the fibroblast growth factor receptor tyrosine kinases 1, 2, and 3 by rationally designing the substitution pattern of the aryl ring. On the basis of its in vitro profile, compound 1h (NVP-BGJ398) was selected for in vivo evaluation and showed significant antitumor activity in RT112 bladder cancer xenografts models overexpressing wild-type FGFR3. These results support the potential therapeutic use of 1h as a new anticancer agent.

Somatic PIK3CA mutations are frequently found in solid tumors, raising the hypothesis that selective inhibition of PI3Kα may have robust efficacy in PIK3CA-mutant cancers while sparing patients the side-effects associated with broader inhibition of the class I phosphoinositide 3-kinase (PI3K) family. Here, we report the biologic properties of the 2-aminothiazole derivative NVP-BYL719, a selective inhibitor of PI3Kα and its most common oncogenic mutant forms. The compound selectivity combined with excellent drug-like properties translates to dose- and time-dependent inhibition of PI3Kα signaling in vivo, resulting in robust therapeutic efficacy and tolerability in PIK3CA-dependent tumors. Novel targeted therapeutics such as NVP-BYL719, designed to modulate aberrant functions elicited by cancer-specific genetic alterations upon which the disease depends, require well-defined patient stratification strategies in order to maximize their therapeutic impact and benefit for the patients. Here, we also describe the application of the Cancer Cell Line Encyclopedia as a preclinical platform to refine the patient stratification strategy for NVP-BYL719 and found that PIK3CA mutation was the foremost positive predictor of sensitivity while revealing additional positive and negative associations such as PIK3CA amplification and PTEN mutation, respectively. These patient selection determinants are being assayed in the ongoing NVP-BYL719 clinical trials.

Phosphatidylinositol-3-kinase α (PI3Kα) is a therapeutic target of high interest in anticancer drug research. On the basis of a binding model rationalizing the high selectivity and potency of a particular series of 2-aminothiazole compounds in inhibiting PI3Kα, a medicinal chemistry program has led to the discovery of the clinical candidate NVP-BYL719.

Abstract The most downstream elements of the Hippo pathway, the TEAD transcription factors, are regulated by several cofactors, such as Vg/VGLL1-3. Earlier findings on human VGLL1 and here on human VGLL3 show that these proteins interact with TEAD via a conserved amino acid motif called the TONDU domain. Surprisingly, our studies reveal that the TEAD-binding domain of Drosophila Vg and of human VGLL2 is more complex and contains an additional structural element, an Ω-loop, that contributes to TEAD binding and in vivo function. To explain this unexpected structural difference between proteins from the same family, we propose that, after the genome-wide duplications at the origin of vertebrates, the Ω-loop present in an ancestral VGLL gene has been lost in some VGLL variants. These findings illustrate how structural and functional constraints can guide the evolution of transcriptional cofactors to preserve their ability to compete with other cofactors for binding to transcription factors.