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New mitochondrial KV1.3 conjugates are potent and specific inducers of apoptosis in cancer models - 04/02/26

Doi : 10.1016/j.biopha.2026.118996 
Špela Gubič a, 1, Marzia Fois a, 1, Xiaoyi Shi b, 1, Ivan Džajić a, Daniela Secci a, Katja Kološa c, Alja Štern c, Joshua A. Nasburg d, Hai M. Nguyen d, Veronica Carpanese e, Gayathri Viswanathan e, Vanessa Checchetto e, Maša Omerzel f, g, Tim Božič f, Boštjan Markelc f, h, Tanja Jesenko f, i, Maja Čemažar f, j, Ildiko Szabo e, Heike Wulff d, Bojana Žegura c, Tina Kosjek k, Andrej Emanuel Cotman a, Tihomir Tomašič a , Luis A. Pardo b, , Lucija Peterlin Mašič a,
a University of Ljubljana, Faculty of Pharmacy, Aškerčeva cesta 7, Ljubljana 1000, Slovenia 
b AG Oncophysiology, Max-Planck Institute for Multidisciplinary Sciences, Hermann-Rein-Str. 3, Göttingen 37075, Germany 
c National institute of biology, Department of genetic toxicology and cancer biology, Večna pot 121, Ljubljana 1000, Slovenia 
d University of California, Davis, Department of Pharmacology, 451 Health Science Drive, Davis, CA 95616, USA 
e University of Padova, Department of Biology, Via U. Bassi, 58, Padova 35121, Italy 
f Institute of Oncology Ljubljana, Department of Experimental Oncology, Zaloška 2, Ljubljana, Slovenia 
g Faculty of Health Sciences, University of Ljubljana, Zdravstvena pot 5, Ljubljana 1000, Slovenia 
h Biotechnical Faculty, University of Ljubljana, Jamnikarjeva ulica 101, Ljubljana 1000, Slovenia 
i Faculty of Medicine, University of Ljubljana, Vrazov trg 2, Ljubljana 1000, Slovenia 
j Faculty of Health Sciences, University of Primorska, Polje 42, Izola 6310, Slovenia 
k Institut “Jožef Stefan”, Jamova cesta 39, Ljubljana 1000, Slovenia 

Corresponding authors.

Abstract

Mitochondrial K V 1.3 channels (mitoK V 1.3) have emerged as promising targets for cancer therapy due to their role in regulating apoptosis, independent of upstream signalling pathways and Bcl-2 family protein levels. Here, we present a new non-psoralene K v 1.3 mitochondria-targeted conjugates. These conjugates, particularly cis - 8 and cis - 9 , exhibit nanomolar affinity and high selectivity for K V 1.3 while effectively inducing apoptosis in tumor cells. Unlike their parent K V 1.3 inhibitors, which lack cytotoxicity, the mitoK V 1.3 conjugates induce rapid mitochondrial depolarization, and caspase-3/7 activation, culminating in dose-dependent tumor cell death in both 2D and 3D models. Mechanistically, cis - 8 and cis - 9 disrupt mitochondrial membrane potential and selectively target cancer cells, sparing normal cells at lower concentrations. Notably, K V 1.3 knockout models confirmed the dependence of cytotoxicity on mitoK V 1.3 inhibition. The conjugates demonstrated robust antitumor activity in murine pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN)-derived organoids, with preferential action over normal pancreatic organoids, highlighting their tumor selectivity. Importantly, safety assessments showed no significant DNA damage or chromosomal aberrations at non-cytotoxic doses. This study introduces a new structural class of mitochondria-targeted K V 1.3 inhibitors with enhanced solubility compared to psoralen-based analogues. The unique mechanism of action, characterized by rapid depolarization and moderate ROS dependence, underscores their potential as selective anticancer agents. These findings warrant further investigation into in vivo efficacy and potential synergy with existing therapies.

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Graphical Abstract




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Highlights

Mitochondrial K V 1.3 is an emerging target for selective cancer therapy.
Novel mitoK V 1.3 conjugates trigger apoptosis via K V 1.3 channel inhibition.
MitoK V 1.3 inhibition induces rapid mitochondrial depolarization.
Dose-dependent tumor cell death is observed in 2D and 3D cancer models.
New mitoK V 1.3 conjugates show improved safety and drug-like properties.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Mitochondrial targeting, Mitochondrial KV1.3, Apoptosis, Cancer


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