Small-molecule inhibitors of the hedgehog signaling pathway as cancer therapeutics

ChemMedChem

Volumn 5, Issue 4, 2010, Pages 500-512

  Peukert, Stefan ^a   Miller Moslin, Karen ^a  

^a NOVARTIS INSTITUTES FOR BIOMEDICAL RESEARCH   (United States)

Author keywords

Antitumor agents; Cancer; Hedgehog; Signal transduction; Smoothened

Indexed keywords

ANTINEOPLASTIC AGENT; CARBOPLATIN; CYCLOPAMINE; DASATINIB; ETOPOSIDE; GANT 58; GANT 61; GDC 0449; HEDGEHOG PROTEIN INHIBITOR; IPI 269609; IPI 926; JK 184; LDE 225; N (3 METHOXYBENZYL) 3,3 DIMETHYL N [1 (3,4 METHYLENEDIOXYBENZYL) 2 (1 PIPERAZINYLCARBONYL) 4 PYRROLIDINYL]BUTYRAMIDE; NILOTINIB; NMDA 298 1; PF 04449913; PHTHALAZINE DERIVATIVE; PHYSALIN B; PHYSALIN F; ROBOTNIKININ; SANT 19; SANT 74; SANT 75; SMOOTHENED PROTEIN; TRANSCRIPTION FACTOR GLI1; UNCLASSIFIED DRUG; XL 139;

ABSENCE OF SIDE EFFECTS; ASSAY; BASAL CELL CARCINOMA; BASAL CELL NEVUS SYNDROME; CANCER REGRESSION; CANCER THERAPY; CHRONIC MYELOID LEUKEMIA; CLINICAL TRIAL; COLORECTAL CANCER; DRUG BINDING; DRUG CLEARANCE; DRUG EFFICACY; DRUG IDENTIFICATION; DRUG STRUCTURE; DRUG TOLERABILITY; GENE MUTATION; HUMAN; IN VIVO STUDY; LUNG SMALL CELL CANCER; LYMPHOMA; MEDULLOBLASTOMA; NONHUMAN; PANCREAS CANCER; PRIORITY JOURNAL; PROSTATE CANCER; REVIEW; SOLID TUMOR; TREATMENT OUTCOME;

ANIMALS; ANTINEOPLASTIC AGENTS; CELL LINE; DISEASE MODELS, ANIMAL; DRUG INDUSTRY; HEDGEHOG PROTEINS; HUMANS; NEOPLASMS; RECEPTORS, G-PROTEIN-COUPLED; SIGNAL TRANSDUCTION; SMALL MOLECULE LIBRARIES;

EID: 77950647110     PISSN: 18607179     EISSN: 18607187     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cmdc.201000011     Document Type: Review

References (96)

1. Portions of this review have been published previously: S. Peukert, K. Miller-Moslin, Annu. Rep. Med. Chem. 2009, 44, 323-334.
2. M. C. Fishman, J. A. Porter, Nature 2005, 437, 491-493.
3. C. Nusslein-Volhard, E. Wieschaus, Nature 1980, 287, 795-801.
4. J. Rennie, Sci. Am. 1994, 270, 20.
5. R. Rohatgi, M. P. Scott, Nat. Cell Biol. 2007, 9, 1005-1009.
6. M. Varjosalo, J. Taipale, J. Cell Sci. 2007, 120, 3-6.
7. R. Rohatgi, L. Milnekovic, M. P. Scott, Science 2007, 317, 372-376.
8. L. Jacob, L. Lum, Science 2007, 318, 66-68.
9. H. Khaliullina, D. Panakova, C. Eugster, F. Riedel, M. Carvalho, S. Eaton, Development 2009, 136, 4111-4121.
10. M. Pasca di Magliano, M. Hebrok, Nat. Rev. Cancer 2003, 3, 903-911.
11. P. A. Beachy, S. S. Karhadkar, D. M. Berman, Nature 2004, 432, 324-331.
12. L. Lum, P. A. Beachy, Science 2004, 304, 1755-1759.
13. J. P. Incardona, W. Gaffield, R. P. Kapur, H. Roelink, Development 1998, 125, 3553-3562.
14. M. K. Cooper, J. A. Porter, K. E. Young, PA. Beachy, Science 1998, 280, 1603-1607.
15. R. L. Johnson, A. L. Rothman, J. Xie, L. V. Goodrich, J. W. Bare, J. M. Boni-fas, A. G. Quinn, R. M. Myers, D. R. Cox, E. H. Epstein, M. P. Scott, Science 1996, 272, 1668-1671.
16. Y. Lee, H. L. Miller, P. Jensen, R. Hernan, M. Connelly, C. Wetmore, F. Zindy, M. F. Roussel, T. Curran, R.J. Gilbertson, P.J. McKinnon, Cancer Res. 2003, 63, 5428-5437.
17. M. C. Thompson, C. Fuller, T. L. Hogg, J. Dalton, D. Finkelstein, C. C. Lau, M. Chintagumpala, A. Adesina, D. M. Ashley, S.J. Kellie, M. D. Taylor, T. Curran, A. Gajjar, R.J. Gilbertson, J. Clin. Oncol. 2006, 24, 1924-1931.
18. M. R. Gailani, M. Stahle-Backdahl, D.J. Leffell, M. Glynn, P. G. Zaphiro-poulos, C. Pressman, A. B. Unden, M. Dean, D. E. Brash, A. E. Bale, R. Toft-gard, Nat. Genet. 1996, 14, 78-81.
19. J. Xie, M. Murone, S.-M. Luoh, A. Ryan, Q. Gu, C. Zhang, J. M. Bonifas, C-W. Lam, M. Hynes, A. Goddard, A. Rosenthal, H. E. Epstein, F.J. de Sauv-age, Nature 1998, 391, 90-92.
20. J. E. Visvader, G. J. Lindeman, Nat. Rev. Cancer 2008, 8, 755-768.
21. A. Jimeno, G. Feldmann, A. Suarez-Gauthier, Z. Rasheed, A. Solomon, G.-M. Zou, B. Rubio-Viqueira, E. Garcia-Garcia, F. Lopez-Rios, W. Matsui, A. Maitra, M. Hidalgo, Mol. Cancer Ther. 2009, 8, 310-314.
22. M.-T Mueller, P. C. Hermann, J. Witthauer, B. Rubio-Viqueira, S. F. Leicht, S. Huber, J.W. Ellwart, M. Mustafa, P. Bartenstein, J.G. D'Haese, M. H. Schoenberg, F. Berger, K.-W. Jauch, M. Hidalgo, C. Heeschen, Gastroenterology 2009, 137, 1102-1113.
23. L. Yang, G. Xie, Q. Fan, J. Xie, Oncogene 2010, 29, 469-481.
24. R. L. Yauch, S. E. Gould, S.J. Scales, T. Tang, H. Tian, C. P. Ahn, D. Marshall, L. Fu, T. Januario, D. Kallop, M. Nannini-Pepe, K. Kotkow, J. C. Mar-sters, L. L. Rubin, F. J. de Sauvage, Nature 2008, 455, 406-410.
25. J. Xie, Curr. Oncol. Rep. 2008, 10, 107-113.
26. E. H. Epstein, Nat. Rev. Cancer 2008, 8, 743-754.
27. L. L. Rubin, F.J. de Sauvage, Nat. Rev. Drug Discovery 2006, 5, 1026-1033.
28. N. Mahindroo, C. Punchihewa, N. Fujii, J. Med. Chem. 2009, 52, 3829-3845.
29. A. S. Kiselyov, Anti-Cancer Agents Med. Chem. 2006, 6, 445-449.
30. G. V. Borzillo, B. Lippa, Curr. Top. Med. Chem. 2005, 5, 147-157.
31. M. R. Tremblay, M. Nesler, R. Weatherhead, A. C. Castro, Expert Opin. Ther. Pat. 2009, 19, 1039-1056.
32. B. Z. Stanton, L. F. Peng, Mol. BioSyst. 2010, 6, 44-54.
33. S. Taş, O. Avci, Dermatology 2004, 209, 126-131.
34. D. D. Von Hoff, P. M. LoRusso, C. M. Rudin, J. C. Reddy, R. L. Yauch, R. Tibes, G.J. Weiss, M.J. Borad, C.L Hann, J. R. Brahmer, H. M. Mackey, B. L. Lum, W. C. Darbonne, J. C. Marsters, F. J. de Sauvage, J. A. Low, N. Engl. J. Med. 2009, 361, 1164-1172.
35. J. Taipale, J. K. Chen, M. K. Cooper, B. Wang, R. K. Mann, L. Milenkovic, M. P. Scotts, P. A. Beachy, Nature 2000, 406, 1005-1009.
36. M. Frank-Kamenetsky, X. M. Zhang, S. Bottega, O. Guicherit, H. Wich-terle, H. Dudek, D. Bumcrot, FY Wang, S. Jones, J. Shulok, L. L. Rubin, J. A. Porter, J. Biol. 2002, 1, 10.
37. K. D. Robarge, S. A. Brunton, G. M. Castanedo, Y. Cui, M. S. Dina, R. Goldsmith, S. E. Gould, O. Guichert, J. L. Gunzner, J. Halladay, W. Jia, C. Kho-jasteh, M. F. T. Koehler, K. Katkow, H. La, R. L. LaLonde, K. Lau, L. Lee, D. Marshall, J. C. Marsters, L. J. Murray, C. Qian, L. L. Rubin, L. Salphati, M. S. Stanley, J. H. A. Stibbard, D. P. Sutherlin, S. Ubhayaker, S. Wang, S. Wong, M. Xie, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 5576-5581.
38. L. Rubin, O. M. Guicherit, S. Price, E. A. Boyd, (Curis, Inc.), WO200311219A2, 2003.
39. K. Miller-Moslin, S. Peukert, R. K. Jain, M. A. McEwan, R. Karki, L. Llamas, N. Yusuff, F. He, Y. Li, Y. Sun, M. Dai, L. Perez, W. Michael, T. Sheng, H. Lei, R. Zhang, J. Williams, A. Bourret, A. Ramamurthy, J. Yuan, R. Guo, M. Matsumoto, A. Vattay, W. Maniara, A. Amaral, M. Dorsch, J. F. Kelleher, J. Med. Chem. 2009, 52, 3954-3968.
40. T. Hosoya, M. A. Arai, T. Koyano, T. Kowithayakorn, M. Ishibashi, Chem-BioChem 2008, 9, 1082-1092.
41. X. Wu, S. Ding, Q. Ding, N. S. Gray, P. G. Shultz, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14520-14521.
42. X. Wu, J. Walker, J. Zhang, S. Ding, P. G. Shultz, Chem. Biol. 2004, 11, 1229-1238.
43. J. R. Dwyer, N. Sever, M. Carlson, S. F. Nelson, P. A. Beachy, F. Parhami, J. Biol. Chem. 2007, 282, 8959-8968.
44. M. R. Tremblay, A. Lescarbeau, M.J. Grogan, E. Tan, G. Lin, B. C. Austad, L.-C. Yu, M. L. Behnke, S. J. Nair, M. Hagel, K. White, J. Conley, J. D. Manna, T. M. Alvarez-Diez, J. Hoyt, C. N. Woodward, J. R. Sydor, M. Pink, J. MacDougall, M.J. Campbell, J. Cushing, J. Ferguson, M.S. Curtis, K. McGovern, M. A. Read, V.J. Palombella, J. Adams, A. C. Castro, J. Med. Chem. 2009, 52, 4400-4418.
45. P. A. Hipskind, T. Takakuwa, (Eli Lilly & Co.), WO2009134574A2, 2009.
46. B. Z. Stanton, L. F. Peng, N. Maloof, K. Nakai, X. Wang, J. L. Duffner, K. M. Taveras, J. M. Hyman, S.W. Lee, A.N. Koehler, J. K. Chen, J. L. Fox, A. Mandinova, S. L. Schreiber, Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 154-156.
47. G. Dessole, D. Branca, F. Feerigno, O. Kinzel, E. Muraglia, M. C. Palumbi, M. Rowley, S. Serafini, C. Steinkuhler, P. Jones, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 4191-4195.
48. C. Dierks, J. Grbic, K. Zirlik, R. Beigi, N. P. Englund, G.-R. Guo, H. Veelken, M. Engelhardt, R. Mertelsmann, J. F. Kelleher, P. Shultz, M. Warmuth, Nat. Med. 2007, 13, 944-951.
49. J. A. Williams, O. M. Guicherit, B. I. Zaharian, Y. Xu, L. Chai, H. Wichterle, C. Kon, C. Gatchalian, J. A. Porter, L. L. Rubin, F. Y. Wang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 4616-4621.
50. H. Yang, J. Xiang, N. Wang, Y. Zhao, J. Hyman, S. Li, J. Jiang, J. K. Chen, Z. Yang, S. Lin, J. Biol. Chem. 2009, 284, 20876-20884.
51. J. K. Chen, J. Taipale, M. K. Cooper, PA. Beachy, Genes Dev. 2002, 16, 2743-2748.
52. S. Sinha, J. K. Chen, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 29-30.
53. S. Peukert, R. K. Jain, A. Geisser, Y. Sun, R. Zhang, A. Bourret, A. Carlson, J. DaSilva, A. Ramamurthy, J. F. Kelleher, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 328-331.
54. J.T. Romer, H. Kimura, S. Magdalena, K. Sasai, C. Fuller, H. Baines, M. Connelly, C. F. Stewart, S. Gould, L. L. Rubin, T. Curran, Cancer Cell 2004, 6, 229-240.
55. D. M. Berman, S. S. Karhadkar, A. R. Hallahan, J. I. Pritchard, C. G. Eber-hart, D. N. Watkins, J. K. Chen, M. K. Cooper, J. Taipale, J. M. Olson, P. A. Beachy, Science 2002, 297, 1559-1561.
56. R.J. Austin, J. Kaizerman, B. Lucas, D. L McMinn, J. Powers, (Amgen, Inc.), WO2009002469A1, 2009.
57. J. M. Balkovec, R. Thieringer, S. T. Waldell, (Merck & Co., Inc.), US2008262051A1, 2008.
58. V. Travaglione, C. D. Peacock, J. MacDougall, K. McGovern, J. Cushing, L. C. Lu, M. Trudeau, V. Palombella, J. Adams, J. Hiermann, J. Rhodes, W. L. Devereux, D. N. Watkins, American Association of Cancer Research (AACR) Annual Meeting, 2008, Abstract no. 5257.
59. C. Dierks, R. Beigi, G.-R. Guo, K. Zirlik, M. R. Stegert, P. Manley, C. Trussell, A. Schmitt-Graeff, K. Landwerlin, H. Veelken, M. Warmuth, Cancer Cell 2008, 14, 238-249.
60. M. Lauth, A. Bergstrçm, T. Shimokawa, R. Toftgard, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 8455-8460.
61. G. Feldmann, V Fendrich, K. McGovern, D. Bedja, S. Bisht, H. Alvarez, J.-B., M. Koorstra, N. Habbe, C. Karikari, M. Mullendore,K. L. Gabrielson, R G. Feldmann, V Fendrich, K. McGovern, D. Bedja, S. Bisht, H. Alvarez, J.-B. M. Koorstra, N. Habbe, C. Karikari M. Mullendore, K. L. Gabrielson, R. Sharma, W. Matsui, A. Maitra, Mol. Cancer Ther. 2008, 7, 2725-2735.
62. Curis press release, June 8, 2005, http://phx.corporate-ir.net/phoe-nix. zhtml?c=123198&p=irol-newsArticle-print&ID=718277&high-light=.Curis press release, July 11, 2006, http://phx.corporate-ir.net/phoe-nix.zhtml?c= 123198&p=irol-newsArticle&ID=881050&highlight=.
63. S. A. Brunton, J. H. A. Stibbard, L. L. Rubin, L. I. Kruse, O. M. Guicherit, E. A. Boyd, S. Price, J. Med. Chem. 2008, 51, 1108-1110.
64. A. D. Baxter, E. A. Boyd, O. M. Guichert, S. Price, L. D. Rubin, (Curis, Inc.), WO2001019800A2, 2001.
65. C. M. Rudin, C. L. Hann, J. Laterra, R. L. Yauch, C. A. Callahan, L. Fu, T. Holcomb, J. Stinson, S. E. Gould, B. Coleman, P. M. LoRusso, D. D. Von H-off, F. J. de Sauvage, J. A. Low, N. Engl. J. Med. 2009, 361, 1173-1178.
66. R. L. Yauch, G. J. P. Dijkgraaf, B. Alicke, T. Januario, C. P. Ahn, T. Holcomb, K. Pujara, J. Stinson, C. A. Callahan, T. Tang, J. F. Bazan, Z. Kan, S. Sesha-giri, C. L. Hann, S. E. Gould, J. A. Low, C. M. Rudin, F. J. de Sauvage, Science 2009, 326, 572-574.
67. A study evaluating the efficacy and safety of GDC-0449 (Hedgehog pathway inhibitor) in patients with advanced basal cell carcinoma, http:// clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00833417?term=GDC-0449&rank=1.
68. A study of GDC-0449 (Hedgehog pathway inhibitor) with concurrent chemotherapy and bevacizumab as first-line therapy for metastatic col-orectal cancer, http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00636610?term=GDC-0449&rank=4.
69. A study of GDC-0449 (Hedgehog pathway inhibitor) as maintenance therapy in patients with ovarian cancer in a second or third complete remission, http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00739661?term=GDC-0449&rank=5.
70. GDC-0449 in treating young patients with medulloblastoma that is recurrent or did not respond to previous treatment, http://clinicaltrials.-gov/ ct2/show/NCT00822458?term=GDC-0449&rank=2.
71. M. R. Tremblay, M. Nevalainen, S. J. Nair, J. R. Porter, A. C. Castro, M. L. Behnke, L.-C. Yu, M. Hagel, K. White, K. Faia, L. Grenier, M. J. Campbell, J. Cushing, C. N. Woodward, J. Hoyt, M. A. Foley, M. A. Read, J. R. Sydor, J. K. Tong, V. J. Palombella, K. McGovern, J. Adams, J. Med. Chem. 2008, 51, 6646-6649.
72. A phase I study of IPI-926 in patients with advanced and/or metastatic solid tumor malignancies, http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00761696?term= ipi-926&rank=1.
73. W. Gao, J. Jiang, Y. Wan, D. Cheng, D. Han, X. Wu, S. Pan, (IRM, LLC), WO2007131201, 2007.
74. C. Dierks, M. Warmuth, X. Wu, (IRM, LLC), WO2008154259, 2008.
75. D. Cheng, D. Han, W. Gao, J. Jiang, S. Pan, Y. Wan, (IRM, LLC), WO2008014291, 2008.
76. Dose finding and safety of oral LDE225 in patients with advanced solid tumors, http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00880308.
77. A trial to evaluate the safety, local tolerability, pharmacokinetics, and pharmacodynamics of LDE225 on skin basal cell carcinomas in Gorlin's syndrome patients, http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00961896.
78. S. Bahceci, W. Bajjalieh, J. Chen, S. Epshteyn, T. P. Forsyth, T. P. Huynh, B. G. Kim, J. W. Leahy, M. S. Lee, G. L. Lewis, M. B. Mac, G. Mann, C. K. Marlowe, B. H. Ridgway, J. C. Sangalang, X. Shi, C. S. Takeuchi, Y. Wang, (Exelixis, Inc.), WO2008112913, 2008.
79. L. Siu, K. Papadopoulos, S. Alberts, S. Tayor, A. Patnaik, E. X. Chen, A. Tol-cher, B. Vakkalagadda, L. Lang, C. M. Ahlers, K. L. Bennett, J. M. Van Torn-out, AACR-NCI-EORTC Conference, 2009, Boston, MA (USA), Poster #A55.
80. M. J. Munchhof, L. A. Reiter, A. Shavnya, C. S. Jones, Q. Li, R. G. Linde, (Pfizer Products, Inc.), WO2008075196, 2008.
81. M. J. Munchof, L. A. Reiter, S. D. La Greca, C. S. Jones, Q. Li, (Pfizer Products, Inc.), US20090005416, 2009.
82. A study of PF-04449913 in select hematologic malignancies or with da-satinib in chronic myeloid leukemia (CML), http://clinicaltrials.gov/ct2/ show/NCT00953758.
83. J. Kaizerman, B. Lucas, D. L. McMinn, R. Zamboni, Patent application WO2009/035568A1, 2009.
84. N. Fujii, Y. Oguro, S. Sasaki, S. Kondo, Patent application WO2009/107850A2, 2009.
85. J. D. Winkler, A. Isaacs, L. Holderbaum, V. Tatard, N. Dahmane, Org. Lett. 2009, 11, 2824-2827.
86. L. F. Peng, B. Z. Stanton, N. Maloof, X. Wang, S. L. Schreiber, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 6319-6325.
87. L. F. Peng, J. Lamenzo, N. Maloof, K. Nakai, B. Stanton, S. J. Buhrlage, L. Macpherson, M. Weiwer, S. Schreiber, Patent application WO2009/132032A2, 2009.
88. N. Mahindroo, M. C. Connelly, C. Punchihewa, H. Kimura, M. P. Smeltzer, S. Wu, N. Fujii, J. Med. Chem. 2009, 52, 4277-4287.
89. J. Lee, X. Wu, M. Pasca di Magliano, E. C. Peters, Y. Wang, J. Hong, M. Hebrok, S. Ding, C. Y. Cho, P. G. Shultz, ChemBioChem 2007, 8, 1916-1919.
90. T. Cupido, P. G. Rack, A. J. Firestone, J. M. Hyman, K. Han, S. Sinha, C. A. Ocasio, J. K. Chen, Angew. Chem. 2009, 121, 2357-2360
91. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2321-2324.
92. J. M. Hyman, A. J. Firestone, V. M. Heine, Y. Zhao, C. A. Ocasio, K. Han, M. Sun, P. G. Rack, S. Sinha, J. J. Wu, D. E. Solow-Cordero, J. Jiang, D. H. Rowitch, J. K. Chen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 14132-14137.
93. F. J. de Sauvage, AACR-NCI-EORTC Conference, 2009, Boston, MA (USA).
94. S. Buonamici, J. Williams, A. Wang, R. Guo, A. Vattay, K. Hsiao, J. Yuan, J. Green, L. Ostrom, P. Fordjour, D. Anderson, M. Morrissey, J. Monahan, J. F. Kelleher, S. Peukert, S. Pan, X. Wu, S.-M. Maira, C. Garcia-Echeverria, N. Watkins, Y. Yao, C. Lengauer, M. Warmuth, W. R. Sellers, M. Dorsch, unpublished results.
95. I. Ischenko, H. Seeliger, M. Schaffer, K. W. Jauch, C. J. Bruns, Curr. Med. Chem. 2008, 15, 3171-3184.
96. H. Kimura, J. M. Y. Ng, T. Curran, Cancer Cell 2008, 13, 249-260.