Abstract Extensive evidence implicates activation of the lipid phosphatidylinositide 3-kinase (PI3K) pathway in the genesis and progression of various human cancers. PI3K inhibitors thus have considerable potential as molecular cancer therapeutics. Here, we detail the pharmacologic properties of a prototype of a new series of inhibitors of class I PI3K. PI103 is a potent inhibitor with low IC50 values against recombinant PI3K isoforms p110α (2 nmol/L), p110β (3 nmol/L), p110δ (3 nmol/L), and p110γ (15 nmol/L). PI103 also inhibited TORC1 by 83.9% at 0.5 μmol/L and exhibited an IC50 of 14 nmol/L against DNA-PK. A high degree of selectivity for the PI3K family was shown by the lack of activity of PI103 in a panel of 70 protein kinases. PI103 potently inhibited proliferation and invasion of a wide variety of human cancer cells in vitro and showed biomarker modulation consistent with inhibition of PI3K signaling. PI103 was extensively metabolized, but distributed rapidly to tissues and tumors. This resulted in tumor growth delay in eight different human cancer xenograft models with various PI3K pathway abnormalities. Decreased phosphorylation of AKT was observed in U87MG gliomas, consistent with drug levels achieved. We also showed inhibition of invasion in orthotopic breast and ovarian cancer xenograft models and obtained evidence that PI103 has antiangiogenic potential. Despite its rapid in vivo metabolism, PI103 is a valuable tool compound for exploring the biological function of class I PI3K and importantly represents a lead for further optimization of this novel class of targeted molecular cancer therapeutic. [Cancer Res 2007;67(12):5840–50]

Abstract Children and young adults with glioblastoma (GBM) have a median survival rate of only 12 to 15 months, and these GBMs are clinically and biologically distinct from histologically similar cancers in older adults. They are defined by highly specific mutations in the gene encoding the histone H3.3 variant H3F3A, occurring either at or close to key residues marked by methylation for regulation of transcription—K27 and G34. Here, we show that the cerebral hemisphere-specific G34 mutation drives a distinct expression signature through differential genomic binding of the K36 trimethylation mark (H3K36me3). The transcriptional program induced recapitulates that of the developing forebrain, and involves numerous markers of stem-cell maintenance, cell-fate decisions, and self-renewal. Critically, H3F3A G34 mutations cause profound upregulation of MYCN, a potent oncogene that is causative of GBMs when expressed in the correct developmental context. This driving aberration is selectively targetable in this patient population through inhibiting kinases responsible for stabilization of the protein. Significance: We provide the mechanistic explanation for how the first histone gene mutation in human disease biology acts to deliver MYCN, a potent tumorigenic initiator, into a stem-cell compartment of the developing forebrain, selectively giving rise to incurable cerebral hemispheric GBM. Using synthetic lethal approaches to these mutant tumor cells provides a rational way to develop novel and highly selective treatment strategies. Cancer Discov; 3(5); 512–19. ©2013 AACR. See related commentary by Huang and Weiss, p. 484 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 471