Mutations in isocitrate dehydrogenase 1 and 2 (IDH1/2), are present in most gliomas and secondary glioblastomas, but are rare in other neoplasms. IDH1/2 mutations are heterozygous, and affect a single arginine residue. Recently, IDH1 mutations were identified in 8% of acute myelogenous leukemia (AML) patients. A glioma study revealed that IDH1 mutations cause a gain-of-function, resulting in the production and accumulation of 2-hydroxyglutarate (2-HG). Genotyping of 145 AML biopsies identified 11 IDH1 R132 mutant samples. Liquid chromatography-mass spectrometry metabolite screening revealed increased 2-HG levels in IDH1 R132 mutant cells and sera, and uncovered two IDH2 R172K mutations. IDH1/2 mutations were associated with normal karyotypes. Recombinant IDH1 R132C and IDH2 R172K proteins catalyze the novel nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH)–dependent reduction of α-ketoglutarate (α-KG) to 2-HG. The IDH1 R132C mutation commonly found in AML reduces the affinity for isocitrate, and increases the affinity for NADPH and α-KG. This prevents the oxidative decarboxylation of isocitrate to α-KG, and facilitates the conversion of α-KG to 2-HG. IDH1/2 mutations confer an enzymatic gain of function that dramatically increases 2-HG in AML. This provides an explanation for the heterozygous acquisition of these mutations during tumorigenesis. 2-HG is a tractable metabolic biomarker of mutant IDH1/2 enzyme activity.

Carlo Gambacorti-Passerini and colleagues identify recurrent SETBP1 mutations in atypical chronic myeloid leukemia. The mutations, which cluster in a small region of SETBP1, are associated with high white blood cell counts and poor prognosis. Atypical chronic myeloid leukemia (aCML) shares clinical and laboratory features with CML, but it lacks the BCR-ABL1 fusion. We performed exome sequencing of eight aCMLs and identified somatic alterations of SETBP1 (encoding a p.Gly870Ser alteration) in two cases. Targeted resequencing of 70 aCMLs, 574 diverse hematological malignancies and 344 cancer cell lines identified SETBP1 mutations in 24 cases, including 17 of 70 aCMLs (24.3%; 95% confidence interval (CI) = 16–35%). Most mutations (92%) were located between codons 858 and 871 and were identical to changes seen in individuals with Schinzel-Giedion syndrome. Individuals with mutations had higher white blood cell counts (P = 0.008) and worse prognosis (P = 0.01). The p.Gly870Ser alteration abrogated a site for ubiquitination, and cells exogenously expressing this mutant exhibited higher amounts of SETBP1 and SET protein, lower PP2A activity and higher proliferation rates relative to those expressing the wild-type protein. In summary, mutated SETBP1 represents a newly discovered oncogene present in aCML and closely related diseases.

In the treatment of echinoderm microtubule-associated protein-like 4 (EML4)-anaplastic lymphoma kinase positive (ALK+) non-small-cell lung cancer (NSCLC), secondary mutations within the ALK kinase domain have emerged as a major resistance mechanism to both first- and second-generation ALK inhibitors. This report describes the design and synthesis of a series of 2,4-diarylaminopyrimidine-based potent and selective ALK inhibitors culminating in identification of the investigational clinical candidate brigatinib. A unique structural feature of brigatinib is a phosphine oxide, an overlooked but novel hydrogen-bond acceptor that drives potency and selectivity in addition to favorable ADME properties. Brigatinib displayed low nanomolar IC50s against native ALK and all tested clinically relevant ALK mutants in both enzyme-based biochemical and cell-based viability assays and demonstrated efficacy in multiple ALK+ xenografts in mice, including Karpas-299 (anaplastic large-cell lymphomas [ALCL]) and H3122 (NSCLC). Brigatinib represents the most clinically advanced phosphine oxide-containing drug candidate to date and is currently being evaluated in a global phase 2 registration trial.

Abstract Purpose: Non–small cell lung cancers (NSCLCs) harboring ALK gene rearrangements (ALK+) typically become resistant to the first-generation anaplastic lymphoma kinase (ALK) tyrosine kinase inhibitor (TKI) crizotinib through development of secondary resistance mutations in ALK or disease progression in the brain. Mutations that confer resistance to second-generation ALK TKIs ceritinib and alectinib have also been identified. Here, we report the structure and first comprehensive preclinical evaluation of the next-generation ALK TKI brigatinib. Experimental Design: A kinase screen was performed to evaluate the selectivity profile of brigatinib. The cellular and in vivo activities of ALK TKIs were compared using engineered and cancer-derived cell lines. The brigatinib–ALK co-structure was determined. Results: Brigatinib potently inhibits ALK and ROS1, with a high degree of selectivity over more than 250 kinases. Across a panel of ALK+ cell lines, brigatinib inhibited native ALK (IC50, 10 nmol/L) with 12-fold greater potency than crizotinib. Superior efficacy of brigatinib was also observed in mice with ALK+ tumors implanted subcutaneously or intracranially. Brigatinib maintained substantial activity against all 17 secondary ALK mutants tested in cellular assays and exhibited a superior inhibitory profile compared with crizotinib, ceritinib, and alectinib at clinically achievable concentrations. Brigatinib was the only TKI to maintain substantial activity against the most recalcitrant ALK resistance mutation, G1202R. The unique, potent, and pan-ALK mutant activity of brigatinib could be rationalized by structural analyses. Conclusions: Brigatinib is a highly potent and selective ALK inhibitor. These findings provide the molecular basis for the promising activity being observed in ALK+, crizotinib-resistant patients with NSCLC being treated with brigatinib in clinical trials. Clin Cancer Res; 22(22); 5527–38. ©2016 AACR.

Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant disease caused by the expansion of cytosine-adenine-guanine (CAG) repeats in one copy of the