FANCI

SKY-1214, an IND-ready first-in-class FANCL/FANCI RNA splicing modulator, demonstrates tumor growth inhibition and regression to undetectable levels in NHL and difficult-to-treat MM xenograft mouse models BOSTON, MA, USA I October 24, 2024 I Skyhawk Therapeutics, Inc., a clinical-stage biotechnology company developing novel small molecule therapies designed to modulate critical RNA targets, today announced that the Company presented compelling preclinical data highlighting the therapeutic potential of its first-in-class compound, SKY-1214, at the European Organization for Research and Treatment of Cancer (EORTC)-National Cancer Institute (NCI)-American Association for Cancer Research (AACR) Molecular Targets and Cancer Therapeutics Symposium (“EORTC-NCI-AACR” or the “Triple Meeting”). SKY-1214 is a first-in-class, oral RNA splicing modulator discovered through the company’s novel RNA-splicing platform and being developed for difficult-to-treat multiple myeloma (MM) and non-Hodgkin’s lymphoma (NHL). SKY-1214 targets FANCL/FANCI, critical components of the Fanconi anemia DNA damage repair pathway, which MM and NHL cells use to maintain their genome integrity. Study authors concluded that SKY-1214 shows potent and efficacious anti-cancer activity in MM and NHL models in vitro , including in models with high-risk cytogenetic and/or genetic alterations (e.g., t(14;16), t(4;14), 1q+, and double-hit lymphoma). Additionally, in vivo treatment with SKY-1214 as a monotherapy resulted in tumor growth inhibition and regression to undetectable levels at tolerated doses in NHL and difficult-to-treat MM xenograft mouse models, including KMS-28BM. “We’re excited to present these data and to introduce SKY-1214, our most-advanced oncology program, ready for IND submission,” said Sergey Paushkin, M.D., Ph.D., Co-founder, Head of R&D at Skyhawk. “There are a number of approved treatments for both MM and NHL, but all patients with MM eventually progress and only 50% of patients with certain NHL subtypes can be cured, underscoring the urgent need for new therapies with novel mechanisms of action. SKY-1214’s profound anti-cancer activity, including in these high-risk tumor cell lines, supports further development and exploration as a single agent and in combination treatment in these difficult-to-treat cancers.” The poster is available on the Skyhawk website at www.skyhawktx.com/resources . About SKY-1214 SKY-1214 is a first-in-class, oral FANCL/FANCI targeting RNA splicing modulator being developed for difficult to treat multiple myeloma (MM) and non-Hodgkin’s lymphoma (NHL). FANCL/FANCI are critical components of the Fanconi anemia DNA damage repair pathway, which MM and NHL tumor cells use to maintain their genome integrity. Skyhawk has observed anti-tumor activity for SKY-1214 in a number of preclinical cell models, including those representing prevalent high-risk cytogenetic alterations. SKY-1214 also demonstrated anti-tumor activity in human tumor cell-derived xenograft mouse models correlating with FANCL/FANCI mRNA reduction. SKY-1214 has completed IND-enabling studies. About Skyhawk Therapeutics Skyhawk Therapeutics is a clinical-stage biotechnology company focused on the discovery and development of novel small molecule therapies designed to modulate critical RNA targets and revolutionize patient treatment for some of the world’s most intractable diseases. Skyhawk’s discovery expertise is rooted in its proprietary drug discovery platform, which assesses, identifies, and tests RNA splicing targets and small molecules across a broad range of therapeutic areas and disease states. Skyhawk has built collaborations with multiple pharma partners that leverage Skyhawk’s novel platform across disease areas including neurodegenerative disease, autoimmune disease, and oncology. For more information visit www.skyhawktx.com . SOURCE: Skyhawk Therapeutics

引言 DNA复制是维持生物体遗传信息稳定性的关键过程。然而，DNA复制过程中难免会遇到各种障碍，导致DNA发生损伤，其中DNA双链交叉连接 (ICLs) 是一种严重的毒性损伤。ICLs 会阻断DNA复制和转录，并引发细胞凋亡或癌变。因此，及时修复ICLs对于维持细胞功能和基因组稳定性至关重要。范可尼贫血症 (Fanconi Anaemia) 途径是一种重要的DNA修复途径，负责修复ICLs。该途径的关键组分是FANCD2-FANCI (D2-I)蛋白复合物，它能够识别ICLs并启动修复过程【1】。D2-I 复合物由FANCD2和FANCI两个亚基组成，其中FANCD2 主要负责结合DNA，而FANCI则参与D2-I复合物的组装和功能调控。除了在 ICLs 修复中发挥作用外，D2-I复合物还与其他类型的DNA修复过程密切相关。例如，它在人类免疫缺陷病毒 (HIV) 感染 、CRISPR介导的DNA 修复以及DNA复制压力等过程中，都扮演着保护停滞复制叉的角色【2-3】。停滞复制叉是指 DNA 复制叉停滞在 DNA 损伤处，无法继续前进的状态。停滞复制叉的存在会导致 DNA 损伤积累，并引发基因组不稳定。然而，D2-I复合物的结构和功能机制，尤其是它如何识别ICLs和停滞复制叉，以及它在DNA修复中的作用，仍然是一个未解之谜。 近日，来自英国剑桥大学MRC分子生物实验室的Lori A. Passmore研究团队和帝国理工学院的David S. Rueda研究团队合作在Nature杂志上发表题为FANCD2–FANCI surveys DNA and recognizes double- to single-stranded junctions的研究论文，在该研究中研究人员通过单分子成像和冷冻电镜技术，直接可视化 D2-I 与 DNA 的相互作用，并探究其识别和修复 DNA 损伤的机制。 为了研究D2–I与DNA的结合，研究人员首先制备了荧光标记的D2–I复合物，并使用光镊、共聚焦显微镜和微流体系统将λ噬菌体DNA捕获成哑铃状。结果显示，D2–I能够在DNA上滑动，这与之前观察到的D2–I与圆形或末端封闭DNA的解离速率较慢的结论一致。进一步分析发现，D2–I在DNA上以双向扩散的方式运动，其扩散系数和速度与Cdc45-MCM-GINS复制解旋酶相当，但低于PCNA和XRCC4-XLF。D2–I在DNA上的停留时间较长，可以覆盖几乎整个λ DNA的长度。此外，D2–I的初始加载受到DNA张力和盐浓度的影响，表明其与DNA的结合主要依赖于离子相互作用。与D2–I相比，FANCI单独结合DNA的亲和力相当，而FANCD2则无法结合DNA。这表明D2–I的滑动特性与其构象状态有关，并可能有助于识别DNA损伤。然而，磷酸化和单泛素化似乎不是D2–I在体外进行一维DNA扫描的主要调节因素。 研究人员进一步测试了D2–I在遇到障碍物时的行为，以了解它可能如何响应DNA损伤后的不同情况。实验发现，当滑动复合物遇到DNA末端时，它们会反弹并沿相反方向继续扩散，这与冷冻电镜结构中D2–I围绕双链DNA螺旋的观察结果一致。此外，当D2–I遇到含有Holliday接头的线性双链DNA时，它会停滞在Holliday接头的中心区域，并从一半的Holliday接头DNA上滑动。这表明DNA环状结构对D2–I的滑动构成了物理障碍，并且非特异性障碍物会限制D2–I对DNA的扫描。 进一步的研究发现，D2-I 沿着双链 DNA 滑动，但在遇到单链-双链 (ss-ds) DNA 交联结构时会停滞。冷冻电镜结构显示，停滞的D2-I与ss-dsDNA交联的相互作用与滑动时不同。因此，D2-I 可以识别 ssDNA 漏缝，并将其锁定在ss-dsDNA交联上。由于ss-dsDNA交联在停滞的复制叉中存在，D2-I可以识别DNA损伤位点。 最后的冷冻电镜结构分析表明，D2-I 滑动clamp在DNA上的滑动和停滞具有不同的分子机制。当 D2-I 滑动在双链 DNA 上时，FANCI蛋白的C端结构域与DNA发生静电相互作用，推动 D2-I 沿着 DNA 双螺旋滑动。而当D2-I停滞在单链-双链DNA交界处时，FANCD2蛋白的 KR结构域与DNA发生直接相互作用，将D2-I锁定在交界处，防止其进一步滑动。这种停滞机制对DNA损伤修复至关重要，因为停滞的D2-I可以识别 DNA 损伤部位并保护停滞的复制叉。此外，FANCD2的泛素化可以促进D2-I定位于DNA交联部位，并是DNA 交联修复所必需的。而KR 结构域突变会导致D2-I 的 DNA 结合效率和交联修复能力下降，这表明 KR 结构域在DNA损伤修复中起着重要作用。 总之，这项研究揭示了D2-I在DNA修复中的重要作用，并为理解范可尼贫血症途径以及其他类型DNA修复的分子机制提供了重要的见解。D2-I的发现为开发新的DNA损伤修复治疗方法提供了新的思路，并有望为治疗与 DNA 损伤相关的疾病提供新的策略。 参考文献 1. Semlow, D. R. & Walter, J. C. Mechanisms of vertebrate DNA interstrand cross-link repair. Annu. Rev. Biochem. 90, 107–135 (2021)。 2. Richardson, C. D. et al. CRISPR–Cas9 genome editing in human cells occurs via the Fanconi anemia pathway. Nat. Genet. 50, 1132–1139 (2018). 3. Wang, L. C., Stone, S., Hoatlin, M. E. & Gautier, J. Fanconi anemia proteins stabilize replication forks. DNA Repair 7, 1973–1981 (2008). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07770-w 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

这项新的研究表明因DNA交联而停滞的复制叉内的DNA 结构（而不是交联 DNA 本身）触发了D2-I复合物停止滑动并夹紧DNA以启动修复。 在一项新的研究中，来自伦敦医学科学实验室和剑桥分子生物学实验室等研究机构的研究人员合作解开了一个数十年之久的谜团，为今后更好地治疗癌症铺平了道路。他们揭示了科学界多年来一直无法理解的一种重要的DNA修复系统——20 多年前发现的范可尼贫血症（Fanconi Anemia, FA）途径，是如何识别DNA损伤并启动修复的基本机制。他们利用最先进的成像技术观察这些DNA修复蛋白如何在单个DNA分子上移动，并利用电子显微镜来捕捉它们如何“锁定”特定的DNA结构，从而为更有效地治疗癌症开辟了道路。 相关研究结果于2024年7月31日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“FANCD2–FANCI surveys DNA and recognizes double- to single-stranded junctions”。论文通讯作者为伦敦医学科学实验室的David Rueda教授和剑桥分子生物学实验室的Lori Passmore博士。 DNA 在人的一生中不断受到环境因素的损害，包括阳光中的紫外线、酗酒、吸烟、污染和化学物暴露。DNA 受损的一种方式是发生“交联”，从而使它无法正常复制和表达基因。为了进行自我复制以及读取和表达基因，DNA 双螺旋的两条链首先必须解链形成单链。当 DNA 发生交联时，两条链上的“核苷酸”就会粘在一起，从而阻止解链。DNA 损伤（包括交联）的累积可导致癌症。FA途径在人的一生中都很活跃，它能识别这些损伤，并不断对其进行修复。 基因突变使得这一途径不那么有效的个体更容易患癌症。虽然参与FA途径的蛋白在很久以前就被发现了，但它们如何识别交联的DNA并启动DNA修复过程仍然是个谜。 研究者此前已发现FANCD2-FANCI（D2-I）蛋白复合物在FA途径的第一步中起作用，它能夹住DNA，从而启动交联DNA的修复过程。然而，关键问题依然存在：D2-I 如何识别交联 DNA，为什么 D2-I 复合物也与其他类型的 DNA 损伤有关？ 这项新的研究综合运用了多种前沿的科学技术，证实D2-I复合物沿着双链DNA滑动，监测它的完整性，还优雅地可视化观察了它如何识别在哪里停止，让DNA修复蛋白移动并在发生交联的位点上结合，从而启动DNA修复。 研究者利用一种称为“相关光学镊子和荧光成像（correlated optical tweezers and fluorescence imaging）”的先进显微镜技术，探索D2-I复合物如何沿着双链DNA分子滑动。利用光学镊子，他们可以捕获两个珠子之间的单个DNA分子，这使他们能够精确地操纵DNA并将其与选定的蛋白孵育。 利用荧光标记的D2-I和单分子成像技术，他们观察到单个D2-I复合物如何与DNA结合并沿着DNA滑动，从而实现对DNA双螺旋进行扫描。他们发现D2-I复合物不是直接识别DNA两条链之间的交联，而是在到达DNA单链间隙（一条DNA链发生缺失的区域）时停止滑动。 利用在分子水平上可视化观察蛋白的低温电镜技术，研究者接下来解析出 D2-I 复合物在单链-双链 DNA交叉点滑动和停滞时的结构。他们发现D2-I 与单链-双链 DNA交叉点的接触与它单独与双链 DNA 的接触截然不同。 D2-I复合物在DNA上滑动的单分子成像 图片来自Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07770-w 这使他们能够确定 FANCD2 蛋白的一个特定部分（称为“KR螺旋”），他们在单分子成像实验中发现这个部分对于识别DNA单链间隙和在单链 DNA 间隙停滞至关重要。 研究者进一步证实了 D2-I 复合物利用 KR 螺旋在这些交叉点上停滞的能力对于通过 FA 途径修复 DNA 至关重要。 当 DNA 在我们的细胞中正常复制时，它会让两条 DNA 链解链和复制每一条单链。这就形成了一个“复制叉”，在这个复制叉上，初始的DNA 链被解开，新的双链 DNA 在每条链上形成。但是，当这个复制叉到达 DNA 交联处时，DNA 链就无法解开，从而使通常的 DNA 复制过程停滞。 因此，这个停滞的复制叉包含暴露在外的单链DNA间隙，在这些间隙中，DNA 已经被解开，但却没有被复制。这项新的研究表明D2-I 蛋白复合物紧紧地附着在停滞的复制叉上单链和双链 DNA 之间的这些交叉点上。 这不仅能让 D2-I 复合物将FA 途径中的其他蛋白带到 DNA 交联处启动修复，还能锚定剩余的双链 DNA，保护停滞的复制叉，从而防止细胞中的酶切割 DNA 链的暴露端而进一步损坏 DNA。 这项新的研究表明因DNA交联而停滞的复制叉内的DNA 结构（而不是交联 DNA 本身）触发了D2-I复合物停止滑动并夹紧DNA以启动修复。这些停滞的复制叉出现在许多类型的 DNA 损伤中，这就解释了 D2-I 复合物通过 FA 途径在其他形式的 DNA 修复中发挥着广泛作用。 DNA 损伤是导致多种疾病的关键因素，因此了解 DNA 修复过程，尤其是了解这种修复失败的原因，具有极其重要的意义。至关重要的是，许多抗癌药物（如顺铂）会对癌细胞造成严重的细胞损伤，使其停止分裂并死亡。 在这种情况下，DNA 修复途径——这一在正常生命中至关重要的生理过程，可能会被癌细胞劫持，后者利用这些途径抵抗化疗药物的作用。了解了DNA修复途径第一步的机理基础，也许就能找到使患者敏感的方法，从而使抗癌药物在未来更加有效。（生物谷Bioon.com） 参考资料： Pablo Alcón et al. FANCD2–FANCI surveys DNA and recognizes double- to single-stranded junctions. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07770-w.