可逆的かつ選択的なDNMT1阻害剤による胎児ヘモグロビンのin vitroおよびin vivo誘導

In vitro and in vivo induction of fetal hemoglobin with a reversible and selective DNMT1 inhibitor.

• Aidan G Gilmartin
• Arthur Groy
• Elizabeth R Gore
• Charity Atkins
• Edward R Long
• Monica N Montoute
• Zining Wu
• Wendy Halsey
• Dean E McNulty
• Daniela Ennulat
• Lourdes Rueda
• Melissa Pappalardi
• Ryan G Kruger
• Michael T McCabe
• Ali Raoof
• Roger Butlin
• Alexandra Stowell
• Mark Cockerill
• Ian Waddell
• Donald Ogilvie
• Juan Luengo
• Allan Jordan
• Andrew B Benowitz

抄録

胎児ヘモグロビン（HbF）発現の薬理学的誘導は、鎌状赤血球症などのβ-ヘモグロビン症の管理のための有効な治療戦略である。DNAメチル化酵素（DNMT）阻害薬である5-アザシチジン（5-AZA）および5-AZA-2'-デオキシシチジン（デシタビン）は、前臨床試験および臨床試験の両方で胎児ヘモグロビン発現を誘導することが示されているが、現在のところヘモグロビン症の管理には承認されていない。我々は、GSK3482364に代表されるように、新規の経口生物学的に利用可能なDNMT1選択的阻害剤を発見したことを報告する。この分子はDNMT1のメチル化酵素活性を強力に阻害するが、DNMTファミリーのDNMT3AやDNMT3Bは阻害しない。シチジンアナログDNMT阻害剤とは対照的に、GSK3482364のDNMT1阻害機構はDNAの取り込みを必要とせず、可逆的である。培養ヒト赤血球前駆細胞（EPC）において、GSK3482364 は DNA メチル化を減少させ、ガンマグロビン遺伝子 HBG1 と HBG2 の発現を抑制し、HbF の発現を増加させた。また、鎌状赤血球疾患のトランスジェニックマウスモデルにおいて、GSK3482364 の経口投与により、HbF レベルと HbF 発現赤血球の割合が有意に増加し、全体的に良好な忍容性を示した。これらの前臨床モデルにおいて、DNMT1 の選択的かつ可逆的な阻害は HbF 誘導に十分であり、忍容性も良好であると結論づけた。我々は、GSK3482364がin vitroおよびin vivoでのDNMT1選択的阻害の研究に有用なツール分子になることを期待している。

Pharmacological induction of fetal hemoglobin (HbF) expression is an effective therapeutic strategy for the management of beta-hemoglobinopathies such as sickle cell disease. DNA methyltransferase (DNMT) inhibitors 5-azacytidine (5-aza) and 5-aza-2'-deoxycytidine (decitabine) have been shown to induce fetal hemoglobin expression in both preclinical models and clinical studies, but are not currently approved for the management of hemoglobinopathies. We report here the discovery of a novel class of orally bioavailable DNMT1-selective inhibitors as exemplified by GSK3482364. This molecule potently inhibits the methyltransferase activity of DNMT1, but not DNMT family members DNMT3A or DNMT3B. In contrast with cytidine analog DNMT inhibitors, the DNMT1 inhibitory mechanism of GSK3482364 does not require DNA incorporation and is reversible. In cultured human erythroid progenitor cells (EPCs), GSK3482364 decreased overall DNA methylation resulting in de-repression of the gamma globin genes HBG1 and HBG2 and increased HbF expression. In a transgenic mouse model of sickle cell disease, orally administered GSK3482364 caused significant increases in both HbF levels and in the percentage HbF-expressing erythrocytes, with good overall tolerability. We conclude that in these preclinical models, selective, reversible inhibition of DNMT1 is sufficient for the induction of HbF, and is well-tolerated. We anticipate that GSK3482364 will be a useful tool molecule for the further study of selective DNMT1 inhibition both in vitro and in vivo.

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