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La Regina G, Bai R, Coluccia A, Famiglini V, Pelliccia S, Passacantilli S, Mazzoccoli C, Ruggieri V, Verrico A, Miele A, Monti L, Nalli M, Alfonsi R, Di Marcotullio L, Gulino A, Ricci B, Soriani A, Santoni A, Caraglia M, Porto S, Da Pozzo E, Martini C, Brancale A, Marinelli L, Novellino E, Vultaggio S, Varasi M, Mercurio C, Bigogno C, Dondio G, Hamel E, Lavia P, Silvestri R. New Indole Tubulin Assembly Inhibitors Cause Stable Arrest of Mitotic Progression, Enhanced Stimulation of Natural Killer Cell Cytotoxic Activity, and Repression of Hedgehog-Dependent Cancer. J Med Chem 2015; 58:5789-807. [PMID: 26132075 DOI: 10.1021/acs.jmedchem.5b00310] [Citation(s) in RCA: 45] [Impact Index Per Article: 4.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/01/2023]
Abstract
We designed 39 new 2-phenylindole derivatives as potential anticancer agents bearing the 3,4,5-trimethoxyphenyl moiety with a sulfur, ketone, or methylene bridging group at position 3 of the indole and with halogen or methoxy substituent(s) at positions 4-7. Compounds 33 and 44 strongly inhibited the growth of the P-glycoprotein-overexpressing multi-drug-resistant cell lines NCI/ADR-RES and Messa/Dx5. At 10 nM, 33 and 44 stimulated the cytotoxic activity of NK cells. At 20-50 nM, 33 and 44 arrested >80% of HeLa cells in the G2/M phase of the cell cycle, with stable arrest of mitotic progression. Cell cycle arrest was followed by cell death. Indoles 33, 44, and 81 showed strong inhibition of the SAG-induced Hedgehog signaling activation in NIH3T3 Shh-Light II cells with IC50 values of 19, 72, and 38 nM, respectively. Compounds of this class potently inhibited tubulin polymerization and cancer cell growth, including stimulation of natural killer cell cytotoxic activity and repression of Hedgehog-dependent cancer.
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Affiliation(s)
- Giuseppe La Regina
- †Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy
| | - Ruoli Bai
- ‡Screening Technologies Branch, Developmental Therapeutics Program, Division of Cancer Treatment and Diagnosis, Frederick National Laboratory for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Frederick, Maryland 21702, United States
| | - Antonio Coluccia
- †Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy
| | - Valeria Famiglini
- †Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy
| | - Sveva Pelliccia
- §Dipartimento di Farmacia, Università di Napoli Federico II, Via Domenico Montesano 49, I-80131 Napoli, Italy
| | - Sara Passacantilli
- †Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy
| | - Carmela Mazzoccoli
- ∥Laboratorio di Ricerca Pre-Clinica e Traslazionale, Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico (IRCCS), Centro di Riferimento Oncologico della Basilicata, Via Padre Pio 1, I-85028 Rionero in Vulture, Italy
| | - Vitalba Ruggieri
- ∥Laboratorio di Ricerca Pre-Clinica e Traslazionale, Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico (IRCCS), Centro di Riferimento Oncologico della Basilicata, Via Padre Pio 1, I-85028 Rionero in Vulture, Italy
| | - Annalisa Verrico
- ⊥Institute of Molecular Biology and Pathology, Sapienza Università di Roma, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Via degli Apuli 4, I-00185 Roma, Italy
| | - Andrea Miele
- ⊥Institute of Molecular Biology and Pathology, Sapienza Università di Roma, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Via degli Apuli 4, I-00185 Roma, Italy
| | - Ludovica Monti
- †Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy
| | - Marianna Nalli
- †Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy
| | - Romina Alfonsi
- #Department of Molecular Medicine, Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Sapienza Università di Roma, Viale Regina Elena 291, I-00161 Roma, Italy
| | - Lucia Di Marcotullio
- #Department of Molecular Medicine, Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Sapienza Università di Roma, Viale Regina Elena 291, I-00161 Roma, Italy.,∇Center for Life NanoScience@Sapienza, Istituto Italiano di Tecnologia, Viale Regina Elena 291, I-00161 Roma, Italy
| | - Alberto Gulino
- #Department of Molecular Medicine, Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Sapienza Università di Roma, Viale Regina Elena 291, I-00161 Roma, Italy
| | - Biancamaria Ricci
- #Department of Molecular Medicine, Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Sapienza Università di Roma, Viale Regina Elena 291, I-00161 Roma, Italy
| | - Alessandra Soriani
- #Department of Molecular Medicine, Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Sapienza Università di Roma, Viale Regina Elena 291, I-00161 Roma, Italy
| | - Angela Santoni
- ⊥Institute of Molecular Biology and Pathology, Sapienza Università di Roma, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Via degli Apuli 4, I-00185 Roma, Italy.,#Department of Molecular Medicine, Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Sapienza Università di Roma, Viale Regina Elena 291, I-00161 Roma, Italy
| | - Michele Caraglia
- ○Department of Biochemistry, Biophysics and General Pathology, Second University of Naples, Via S.M. Costantinopoli 16, I-80138 Naples, Italy
| | - Stefania Porto
- ○Department of Biochemistry, Biophysics and General Pathology, Second University of Naples, Via S.M. Costantinopoli 16, I-80138 Naples, Italy
| | - Eleonora Da Pozzo
- ◆Department of Pharmacy, University of Pisa, Via Bonanno Pisano 6, I-56126 Pisa, Italy
| | - Claudia Martini
- ◆Department of Pharmacy, University of Pisa, Via Bonanno Pisano 6, I-56126 Pisa, Italy
| | - Andrea Brancale
- ¶Cardiff School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Cardiff University, King Edward VII Avenue, Cardiff CF10 3NB, United Kingdom
| | - Luciana Marinelli
- §Dipartimento di Farmacia, Università di Napoli Federico II, Via Domenico Montesano 49, I-80131 Napoli, Italy
| | - Ettore Novellino
- §Dipartimento di Farmacia, Università di Napoli Federico II, Via Domenico Montesano 49, I-80131 Napoli, Italy
| | | | - Mario Varasi
- △European Institute of Oncology, Via Adamello 16, I-20139 Milano, Italy
| | - Ciro Mercurio
- ☆DAC SRL, Genextra Group, Via Adamello 16, I-20139 Milano, Italy
| | - Chiara Bigogno
- ▲APHAD Srl, Via della Resistanza 65, I-20090 Buccinasco, Italy
| | - Giulio Dondio
- ▲APHAD Srl, Via della Resistanza 65, I-20090 Buccinasco, Italy
| | - Ernest Hamel
- ‡Screening Technologies Branch, Developmental Therapeutics Program, Division of Cancer Treatment and Diagnosis, Frederick National Laboratory for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Frederick, Maryland 21702, United States
| | - Patrizia Lavia
- ⊥Institute of Molecular Biology and Pathology, Sapienza Università di Roma, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Via degli Apuli 4, I-00185 Roma, Italy
| | - Romano Silvestri
- †Istituto Pasteur-Fondazione Cenci Bolognetti, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy
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