ゲノムワイドCRISPRスクリーニングにより、ハスピンとオーロラキナーゼB阻害の併用による相乗効果を発見

Genome-wide CRISPR screen uncovers a synergistic effect of combining Haspin and Aurora kinase B inhibition.

• Min Huang
• Xu Feng
• Dan Su
• Gang Wang
• Chao Wang
• Mengfan Tang
• Adriana Paulucci-Holthauzen
• Traver Hart
• Junjie Chen

抄録

オーロラキナーゼは、細胞分裂に欠かせないセリン/スレオニンキナーゼの一群です。オーロラキナーゼは幅広いがんに過剰発現しており、有糸分裂に重要な役割を果たしていることから、オーロラキナーゼを標的とした阻害剤ががん治療において注目されています。VX-680は有効な汎オーロラキナーゼ阻害剤であるが，臨床的には満足のいく効果が得られていなかった。本研究では、CRISPR/Cas9スクリーニングを行い、VX-680で枯渇すると合成的な致死性を示す遺伝子を同定した。その結果、トップヒットしたのはGSG2（Haspinとしても知られる）で、有糸分裂の際にヒストンH3をThr-3でリン酸化するセリン/スレオニンキナーゼである。さらに、Haspinノックアウト細胞とHaspin阻害剤で処理したHCT116細胞はいずれもVX-680に対して過敏であった。さらに、Haspin枯渇とVX-680の間の合成致死的相互作用は、HaspinをオーロラキナーゼB（AURKB）と阻害することによって媒介されるが、オーロラキナーゼA（AURKA）とは阻害されないことを示した。印象的なことに，HaspinとAURKBの併用阻害は，頭頸部扁平上皮癌と非小細胞肺癌の両方において，単剤治療よりも優れた有効性を示した．以上の結果から、AURKBとHaspinの間には致死的な相互作用が存在することが明らかになり、がん患者を対象としたこの併用療法には強い根拠が示された。

Aurora kinases are a family of serine/threonine kinases vital for cell division. Because of the overexpression of Aurora kinases in a broad range of cancers and their important roles in mitosis, inhibitors targeting Aurora kinases have attracted attention in cancer therapy. VX-680 is an effective pan-Aurora kinase inhibitor; however, its clinical efficacy was not satisfying. In this study, we performed CRISPR/Cas9 screens to identify genes whose depletion shows synthetic lethality with VX-680. The top hit from these screens was GSG2 (also known as Haspin), a serine/threonine kinase that phosphorylates histone H3 at Thr-3 during mitosis. Moreover, both Haspin knockout and Haspin inhibitor-treated HCT116 cells were hypersensitive to VX-680. Furthermore, we showed that the synthetic lethal interaction between Haspin depletion and VX-680 was mediated by the inhibition of Haspin with Aurora kinase B (AURKB), but not with Aurora kinase A (AURKA). Strikingly, combined inhibition of Haspin and AURKB had a better efficacy than single-agent treatment in both head and neck squamous cell carcinoma and non-small cell lung cancer. Taken together, our findings have uncovered a synthetic lethal interaction between AURKB and Haspin, which provides a strong rationale for this combination therapy for cancer patients.