Demonstration of the leukemogenic effects of the HOXA9 transcription factor and validation of its inhibition by DNA ligands

Le traitement des leucémies aiguës myéloïdes (LAM) repose encore principalement sur la chimiothérapie conventionnelle alliant aracytine (AraC) et dérivé d'anthracycline conduisant à environ 30% de guérison chez les patients de 65 ans et plus. Ce mauvais pronostic est essentiellement lié aux fréquentes rechutes, souvent chimiorésistantes, et au peu de thérapies ciblées en clinique. Seuls certains sous-types de LAM bénéficient de nouveaux traitements ciblés (Midostaurin, Mylotarg, Enasidenib). HOXA9 est un facteur de transcription surexprimé dans environ 70% des LAM de différents sous-types moléculaires et cytogénétiques, et associé à un mauvais pronostic. Malgré son implication dans une grande majorité des LAM, HOXA9 n'est pas encore ciblé en clinique. La propension leucémiqued’HOXA9 est associée à son activité de liaison à l'ADN essentielle à l’induction du blocage de la différenciation et au maintien de l’auto-renouvellement des cellules leucémiques. Nous avons sélectionné des ligands de l’ADN, les composés DB818 et DB1055 comme inhibiteurs compétitifs pour la liaison à l'ADN d’HOXA9. Ces composés ont été évalués en comparaison à l’invalidation d’HOXA9 par ARN interférent et ont montré une modulation commune de l’expression globale des gènes, une diminution de la prolifération cellulaire, une induction de la mort et de la différenciation. De plus, le composé DB1055 a démontré in vivo des activités anti-leucémiques sur lignées de LAM humaines et sur blastes issus de patients LAM injectés dans des souris immunodéficientes. Ces résultats montrent que l'inhibition de la liaison directed’HOXA9/ADN représente une nouvelle stratégie thérapique de différenciation pour le traitement des leucémies aiguës myéloïdes exprimant HOXA9.The treatment of acute myeloid leukemia (AML) is still mainly based on conventionalchemotherapies associating aracytine (AraC) with an anthracycline derivative for 30% curesfor patients under 65 and much lesser beyond. This bad forecast is essentially due to frequentrelapses, chemoresistance and very few targeted therapies that were recently approved butonly for some AML sub-types (Midostaurin, Mylotarg, Enasidenib). HOXA9 is atranscription factor that is overexpressed in around 70% AML of different FAB andmolecular/cytogenetic subtypes with poor prognosis but is not yet targeted in clinic. HOXA9leukemic propensity is associated with its DNA binding activity that is essential for itsinduction of differentiation blockade resulting in AML. We selected DB818 and DB1055DNA ligands as two HOXA9/DNA binding competitors and evaluated them in comparisonwith HOXA9 knockdown, for cell growth, cell death, cell differentiation and global geneexpression. Moreover, we showed that DB1055 proved potent in vivo anti-leukemic activitiesagainst human AML cell lines as well as patient-derived xenografted in NSGimmunodeficient mice. These results first evidenced that inhibiting direct HOXA9 function atthe DNA binding level could represent a new differentiation therapy for treatment ofHOXA9-expressing AML