Epigenetic therapy a good BET for glioblastoma? A systems biology approach to identify a rational combination therapy.

Glioblastoma (GBM) is the most aggressive primary brain tumour in adults with a median overall survival of only 15 months. Despite multiple attempts, single agent therapies have failed in clinical trials and new strategies for combination treatments are urgently needed. Here, our aim was to predict rational combination therapies with BET inhibi- tors (BETi) that target bromodomain and extra-terminal tail (BET) proteins. BET pro- teins are readers of lysine acetylation on histone tails, therefore promoting gene transcription. BETi are currently being evaluated as anti-cancer drugs. First, we have assessed the biological activity of the tool drug JQ1, a small molecule inhibitor of BET, using glioblastoma derived sphere lines (GS-lines). The results suggested intermediate sensitivity of GS-lines to JQ1. Importantly, we ob- served that JQ1 impaired the self-renewal capacity of all 4 tested GS-lines. With the view to identify BETi-induced vulnerabilities in cancer relevant path- ways that may be targeted with a second drug, we obtained differential expression profiles of glioma sphere lines treated with the BETi JQ1. Gene set enrichment anal- ysis using MSigDB collections revealed several significantly disturbed pathways. They included IFN-α response genes and signatures of response to histone deacety- lase inhibitors (HDACi). In order to validate the observed down regulation of the interferon response genes, we primed our GS-lines with IFN-α and confirmed that interferon-stimulated genes (ISGs), such as MX1, OAS1, and CD274 are down regulated after a 4-hour exposure to JQ1. Importantly, the levels of pSTAT1 in the nucleus remained un- changed upon JQ1 treatment, suggesting that JQ1 was acting directly on the tran- scriptional level of ISGs and not on the IFN-induced JAK-STAT signalling. Similar results were obtained in adherent GBM cell lines that constitutively express ISGs. Moreover, in U87MG orthotopic xenografts in mice, a single i.p. injection of JQ1 down regulated OAS1 and CD274 expression. Finally, we showed that HDACi and JQ1 synergize to reduce cell viability of GS-lines in vitro. Further experiments are necessary to test HDACi and BETi drug combinations in mouse orthotopic xenografts of GS-lines. -- Le glioblastome (GBM) est la tumeur cerebrale la plus agressive avec une survie globale mediane de seulement 15 mois. Malgre de multiples tentatives, les traitements en monotherapie ont echoue dans les essais cliniques et de nouvelles strategies pour les traitements combines sont necessaires. Notre objectif etait de predire les combinaisons therapeutiques rationnelles avec les inhibiteurs BET (BETi) qui ciblent la bromodomaine et les proteines de la queue extra-terminale (BET), et qui sont actuellement evaluees comme medicaments anticancereux. Premierement, nous avons evalue l'activite biologique du medicament JQ1, une petite molecule inhibant BET, en utilisant des lignees de spheres derivees du glioblastome (lignees-GS). Nos resultats suggerent une sensibilite intermediaire des lignees-GS a JQ1. Fait important, nous avons observe que JQ1 a reduit la capacite d’auto-renouvellement des quatre lignees-GS testees. Afin d'identifier les vulnerabilites induites par JQ1 dans les voies pathologiques cancereuses susceptibles d'etre ciblees par un second medicament, nous avons obtenu des profils d'expression differentielle des lignees-GS traitees avec JQ1. L'analyse de l'enrichissement des ensembles de genes a revele plusieurs voies significativement perturbees qui comprenaient des genes de reponse a IFN-α et des signatures de reponse aux inhibiteurs de l'histone desacetylase (HDACi). Afin de valider la regulation negative observee de la signature du gene de reponse a l'interferon, nous avons exposes les lignees-GS a IFN-α et confirme que l’expression des genes stimules par interferon (ISGs), tels que MX1, OAS1 et CD274, est reduite par JQ1. Notamment, les niveaux de pSTAT1 dans le noyau sont inchanges lors du traitement JQ1, suggerant que JQ1 agissait directement au niveau transcriptionnel des ISG et non sur la voie JAK-STAT. Des resultats similaires ont ete obtenus dans des lignees cellulaires GBM adherentes qui expriment constitutivement des ISG. De plus, dans les xenogreffes orthotopiques U87MG chez la souris, une seule injection i.p. de JQ1 a diminue l'expression OAS1 et CD274. Enfin, nous avons montre que HDACi et JQ1 synergisent pour reduire la viabilite cellulaire des lignees-GS in vitro. D'autres experiences sont necessaires pour tester les combinaisons de medicaments HDACi et BETi dans des xenogreffes orthotopiques murines des lignees-GS.