Discovery of the first small molecules targeting the mRNA binding protein IGF2BP2/IMP2 as potential target in cancer therapy

Abstract

The mRNA binding protein IGF2BP2/IMP2 is overexpressed in several cancer types, promotes tumorigenesis and tumor progression, and has been suggested to worsen disease outcome. Therefore, inhibition of IMP2 represents a promising approach in cancer therapy. The hypothesis to be tested within this thesis was (I) validate the target, (II) set up a screening assay for small molecule inhibitors of IMP2, and (III) test the biological activity of the obtained hits in vitro and in vivo. In vitro target validation using IMP2 siRNA knockdown and CRISPR/Cas9-mediated IMP2 inactivation showed a reduction in cell viability and proliferation, compared to control cells as determined by MTT assay, and electric cell-substrate impedance sensing (ECIS). Different compound libraries were screened for IMP2 inhibitors using a fluorescence polarization assay, and results were confirmed by thermal shift assay, microscale thermophoresis and saturation transfer difference - NMR. The biological activity of hit compounds was tested in cells expressing different IMP2 levels and confirmed specificity for cells expressing high levels of the target. Hit compounds significantly reduced tumor growth in vivo. In conclusion, our findings support that IMP2 represents a druggable target to reduce tumor cell proliferation. The identified hits provide a basis for subsequent lead generation efforts.

Das mRNA-bindende Protein IGF2BP2/IMP2 wird bei verschiedenen Krebserkrankungen überexprimiert. IMP2 fördert sowohl die Entstehung von Tumoren, als auch deren Progression, sodass es mit einer schlechten Krankheitsprognose in Verbindung gebracht wird. Daher stellt die Hemmung dieses Proteins einen vielversprechenden Ansatz in der Krebstherapie dar. Die im Rahmen dieser Arbeit zu testende Hypothese bestand darin, (I) das IMP2 als Ziel zu validieren, (II) robuste Testverfahren für niedermolekulare IMP2-Inhibitoren zu etablieren und (III) die biologische Aktivität der erhaltenen Trefferverbindungen in vitro und in vivo zu testen. Um IMP2 in vitro als Ziel validieren zu können, wurde dieses einerseits unter Verwendung von siRNA herunterreguliert und andererseits mittels CRISPR/Cas9 inaktiviert. Dabei konnte Sowohl im MTT-Test, als auch mit dem Verfahren der elektrischen Zellsubstrat-Impedanzmessung (ECIS) eine Verringerung der Lebensfähigkeit und Proliferation von Krebszellen im Vergleich zu Kontrollzellen gezeigt werden. Fluoreszenzpolarisationsassays wurden benutzt, um verschiedene Substanzbibliotheken auf IMP2-Inhibitoren zu durchsuchen. Positive Ergebnisse konnten unter Verwendung der folgenden Verfahren bestätigt werden: Thermische Verschiebung Assay, Mikroskalige Thermophorese und Sättigungs-Transfer-Differenz - NMR bestätigt. Die biologische Aktivität der Trefferverbindungen wurde in Zellen getestet, die unterschiedliche IMP2 – Spiegel exprimierten; in Zellen mit hoher IMP2-Expression konnte dadurch ebenfalls die Spezifität dieser Verbindungen untermauert werden. Des Weiteren reduzierten die Trefferverbindungen das Tumorwachstum in vivo signifikant. Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass IMP2 als therapeutisches Ziel die Tumorzellproliferation reduzieren kann. Dabei bilden die identifizierten Trefferverbindungen eine Grundlage bei nachfolgenden Bemühungen Leitstrukturen zu generieren.