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Discovery of drug targets and therapeutic agents based on drug repositioning to treat lung adenocarcinoma - 28/03/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114486 
Occam Kelly Graves a, 1 , Woonghee Kim b, 1 , Mehmet Özcan b , Sajda Ashraf c , Hasan Turkez c , Meng Yuan b , Cheng Zhang b , Adil Mardinoglu b, d, , Xiangyu Li b, e, f,
a Harvey Mudd College, Claremont, CA 91711, USA 
b Science for Life Laboratory, KTH-Royal Institute of Technology, Stockholm SE-17165, Sweden 
c Trustlife Labs, Drug Research & Development Center, 34774 Istanbul, Turkey 
d Centre for Host-Microbiome Interactions, Faculty of Dentistry, Oral & Craniofacial Sciences, King’s College London, London SE1 9RT, UK 
e Bash Biotech Inc, 600 West Broadway, Suite 700, San Diego, CA 92101, USA 
f Guangzhou Laboratory, Guangzhou 510005, China 

Corresponding authors at: Science for Life Laboratory, KTH-Royal Institute of Technology, Stockholm SE-17165, SwedenScience for Life Laboratory, KTH-Royal Institute of TechnologyStockholmSE-17165Sweden

Abstract

Background

Lung adenocarcinoma (LUAD) is the one of the most common subtypes in lung cancer. Although various targeted therapies have been used in the clinical practice, the 5-year overall survival rate of patients is still low. Thus, it is urgent to identify new therapeutic targets and develop new drugs for the treatment of the LUAD patients.

Methods

Survival analysis was used to identify the prognostic genes. Gene co-expression network analysis was used to identify the hub genes driving the tumor development. A profile-based drug repositioning approach was used to repurpose the potentially useful drugs for targeting the hub genes. MTT and LDH assay were used to measure the cell viability and drug cytotoxicity, respectively. Western blot was used to detect the expression of the proteins.

Findings

We identified 341 consistent prognostic genes from two independent LUAD cohorts, whose high expression was associated with poor survival outcomes of patients. Among them, eight genes were identified as hub genes due to their high centrality in the key functional modules in the gene-co-expression network analysis and these genes were associated with the various hallmarks of cancer (e.g., DNA replication and cell cycle). We performed drug repositioning analysis for three of the eight genes (CDCA8, MCM6, and TTK) based on our drug repositioning approach. Finally, we repurposed five drugs for inhibiting the protein expression level of each target gene and validated the drug efficacy by performing in vitro experiments.

Interpretation

We found the consensus targetable genes for the treatment of LUAD patients with different races and geographic characteristics. We also proved the feasibility of our drug repositioning approach for the development of new drugs for disease treatment.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




ga1

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Highlights

Nine hub genes are essential for the LUAD tumor cell growth and play central roles during the tumor development.
Mitoxantrone and two pre-clinical drugs GCP-60474 and wortmannin are promising for the treatment of LUAD patients.
The drug efficacy has been validated in in vitro cell line model.

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Abbreviations : LUAD, CDR, TPM, OS, GO

Keywords : Lung adenocarcinoma, Co-expression network, Target identification, Drug repositioning


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Vol 161

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