Abstract Small cell lung cancer (SCLC) is an aggressive neuroendocrine subtype of lung cancer with high mortality. We used a systematic drug repositioning bioinformatics approach querying a large compendium of gene expression profiles to identify candidate U.S. Food and Drug Administration (FDA)–approved drugs to treat SCLC. We found that tricyclic antidepressants and related molecules potently induce apoptosis in both chemonaïve and chemoresistant SCLC cells in culture, in mouse and human SCLC tumors transplanted into immunocompromised mice, and in endogenous tumors from a mouse model for human SCLC. The candidate drugs activate stress pathways and induce cell death in SCLC cells, at least in part by disrupting autocrine survival signals involving neurotransmitters and their G protein–coupled receptors. The candidate drugs inhibit the growth of other neuroendocrine tumors, including pancreatic neuroendocrine tumors and Merkel cell carcinoma. These experiments identify novel targeted strategies that can be rapidly evaluated in patients with neuroendocrine tumors through the repurposing of approved drugs. Significance: Our work shows the power of bioinformatics-based drug approaches to rapidly repurpose FDA-approved drugs and identifies a novel class of molecules to treat patients with SCLC, a cancer for which no effective novel systemic treatments have been identified in several decades. In addition, our experiments highlight the importance of novel autocrine mechanisms in promoting the growth of neuroendocrine tumor cells. Cancer Discov; 3(12); 1364–77. ©2013 AACR. See related commentary by Wang and Byers, p. 1333 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1317

The cardiac sodium channel Na(v)1.5 plays a key role in excitability and conduction. The 3 last residues of Na(v)1.5 (Ser-Ile-Val) constitute a PDZ-domain binding motif that interacts with the syntrophin-dystrophin complex. As dystrophin is absent at the intercalated discs, Na(v)1.5 could potentially interact with other, yet unknown, proteins at this site.The aim of this study was to determine whether Na(v)1.5 is part of distinct regulatory complexes at lateral membranes and intercalated discs.Immunostaining experiments demonstrated that Na(v)1.5 localizes at lateral membranes of cardiomyocytes with dystrophin and syntrophin. Optical measurements on isolated dystrophin-deficient mdx hearts revealed significantly reduced conduction velocity, accompanied by strong reduction of Na(v)1.5 at lateral membranes of mdx cardiomyocytes. Pull-down experiments revealed that the MAGUK protein SAP97 also interacts with the SIV motif of Na(v)1.5, an interaction specific for SAP97 as no pull-down could be detected with other cardiac MAGUK proteins (PSD95 or ZO-1). Furthermore, immunostainings showed that Na(v)1.5 and SAP97 are both localized at intercalated discs. Silencing of SAP97 expression in HEK293 and rat cardiomyocytes resulted in reduced sodium current (I(Na)) measured by patch-clamp. The I(Na) generated by Na(v)1.5 channels lacking the SIV motif was also reduced. Finally, surface expression of Na(v)1.5 was decreased in silenced cells, as well as in cells transfected with SIV-truncated channels.These data support a model with at least 2 coexisting pools of Na(v)1.5 channels in cardiomyocytes: one targeted at lateral membranes by the syntrophin-dystrophin complex, and one at intercalated discs by SAP97.