Summary

 The Bcr-Abl tyrosine kinase oncogene causes chronic myelogenous leukemia (CML) and Philadelphia chromosome-positive (Ph+) acute lymphoblastic leukemia (ALL). We describe a novel selective inhibitor of Bcr-Abl, AMN107 (IC₅₀ < 30 nM), which is significantly more potent than imatinib, and active against a number of imatinib-resistant Bcr-Abl mutants. Crystallographic analysis of Abl-AMN107 complexes provides a structural explanation for the differential activity of AMN107 and imatinib against imatinib-resistant Bcr-Abl. Consistent with its in vitro and pharmacokinetic profile, AMN107 prolonged survival of mice injected with Bcr-Abl-transformed hematopoietic cell lines or primary marrow cells, and prolonged survival in imatinib-resistant CML mouse models. AMN107 is a promising new inhibitor for the therapy of CML and Ph+ ALL.

Abstract Imatinib, a Bcr-Abl tyrosine kinase inhibitor, is a highly effective therapy for patients with chronic myelogenous leukemia (CML). Despite durable responses in most chronic phase patients, relapses have been observed and are much more prevalent in patients with advanced disease. The most common mechanism of acquired imatinib resistance has been traced to Bcr-Abl kinase domain mutations with decreased imatinib sensitivity. Thus, alternate Bcr-Abl kinase inhibitors that have activity against imatinib-resistant mutants would be useful for patients who relapse on imatinib therapy. Two such Bcr-Abl inhibitors are currently being evaluated in clinical trials: the improved potency, selective Abl inhibitor AMN107 and the highly potent dual Src/Abl inhibitor BMS-354825. In the current article, we compared imatinib, AMN107, and BMS-354825 in cellular and biochemical assays against a panel of 16 kinase domain mutants representing &gt;90% of clinical isolates. We report that AMN107 and BMS-354825 are 20-fold and 325-fold more potent than imatinib against cells expressing wild-type Bcr-Abl and that similar improvements are maintained for all imatinib-resistant mutants tested, with the exception of T315I. Thus, both inhibitors hold promise for treating imatinib-refractory CML.

Activation of 40S ribosomal protein S6 kinases (S6Ks) is mediated by anabolic signals triggered by hormones, growth factors, and nutrients. Stimulation by any of these agents is inhibited by the bacterial macrolide rapamycin, which binds to and inactivates the mammalian target of rapamycin, an S6K kinase. In mammals, two genes encoding homologous S6Ks, S6K1 and S6K2, have been identified. Here we show that mice deficient for S6K1 or S6K2 are born at the expected Mendelian ratio. Compared to wild-type mice, S6K1(-/-) mice are significantly smaller, whereas S6K2(-/-) mice tend to be slightly larger. However, mice lacking both genes showed a sharp reduction in viability due to perinatal lethality. Analysis of S6 phosphorylation in the cytoplasm and nucleoli of cells derived from the distinct S6K genotypes suggests that both kinases are required for full S6 phosphorylation but that S6K2 may be more prevalent in contributing to this response. Despite the impairment of S6 phosphorylation in cells from S6K1(-/-)/S6K2(-/-) mice, cell cycle progression and the translation of 5'-terminal oligopyrimidine mRNAs were still modulated by mitogens in a rapamycin-dependent manner. Thus, the absence of S6K1 and S6K2 profoundly impairs animal viability but does not seem to affect the proliferative responses of these cell types. Unexpectedly, in S6K1(-/-)/S6K2(-/-) cells, S6 phosphorylation persisted at serines 235 and 236, the first two sites phosphorylated in response to mitogens. In these cells, as well as in rapamycin-treated wild-type, S6K1(-/-), and S6K2(-/-) cells, this step was catalyzed by a mitogen-activated protein kinase (MAPK)-dependent kinase, most likely p90rsk. These data reveal a redundancy between the S6K and the MAPK pathways in mediating early S6 phosphorylation in response to mitogens.

Skp2 is a member of the F-box family of substrate-recognition subunits of SCF ubiquitin–protein ligase complexes that has been implicated in the ubiquitin-mediated degradation of several key regulators of mammalian G 1 progression, including the cyclin-dependent kinase inhibitor p27, a dosage-dependent tumor suppressor protein. In this study, we examined Skp2 and p27 protein expression by immunohistochemistry in normal oral epithelium and in different stages of malignant oral cancer progression, including dysplasia and oral squamous cell carcinoma. We found that increased levels of Skp2 protein are associated with reduced p27 in a subset of oral epithelial dysplasias and carcinomas compared with normal epithelial controls. Tumors with high Skp2 (>20% positive cells) expression invariably showed reduced or absent p27 and tumors with high p27 (>20% positive cells) expression rarely showed Skp2 positivity. Increased Skp2 protein levels were not always correlated with increased cell proliferation (assayed by Ki-67 staining), suggesting that alterations of Skp2 may contribute to the malignant phenotype without affecting proliferation. Skp2 protein overexpression may lead to accelerated p27 proteolysis and contribute to malignant progression from dysplasia to oral epithelial carcinoma. Moreover, we also demonstrate that Skp2 has oncogenic potential by showing that Skp2 cooperates with H-Ras G12V to malignantly transform primary rodent fibroblasts as scored by colony formation in soft agar and tumor formation in nude mice. The observations that Skp2 can mediate transformation and is up-regulated during oral epithelial carcinogenesis support a role for Skp2 as a protooncogene in human tumors.