Малки антивирусни молекули, наречени модулатори на сглобяване, показват терапевтична активност срещу рак

Малки антивирусни молекули, наречени модулатори на сглобяване, показват терапевтична активност срещу рак

В скорошно проучване, публикувано в bioRxiv *Изследователите на сървъра изследваха противораковата терапевтична ефикасност на две структурно несвързани малки молекули, PAV-617 и PAV-951.

Lernen: Modulatoren der Assemblierung kleiner Moleküle mit therapeutischer Wirksamkeit bei Krebserkrankungen. Bildnachweis: Fusebulb/Shutterstock

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.

фон

В експерименти с клетъчни култури, PAV-617 и PAV-951 показват инхибиторна активност срещу вируса на маймунската шарка (MPXV) и вируса на човешката имунна недостатъчност (HIV). Хавиер и Бутел (2008) наблюдават прилики в начина, по който вирусите и раковите клетки взаимодействат със здравия гостоприемник; Например и двете използват естествения подбор като мощно оръжие за преодоляване на защитите на гостоприемника. Разликата е, че въпреки че вирусите се развиват съвместно с гостоприемника или развиват резистентни мутации, раковите заболявания използват последните само в отговор на селекционния натиск на лечението.

В допълнение, изследователите показаха, че седем вируса са директно онкогенни. Примерите включват вирус на Epstein-Barr (EBV), вирус на хепатит B и C (HBV/HCV) и човешки Т-лимфотропен вирус 1 (HTLV-1). O'Shea (2005) предполага, че изследването на вируси може да улесни откриването на нови лечения на рак чрез идентифициране на клетъчни цели, които стимулират туморогенезата. По-късно Müller-Schiffmann et al. разработиха доста неконвенционален подход за откриване на антивирусни лекарства чрез идентифициране на алостерични места на гостоприемника, важни за хомеостазата, които бяха преназначени от вирусна инфекция. Успешните съединения, идентифицирани по този начин, се наричат ​​модулатори на сглобяване. Те също така потвърдиха тези модулиращи съединения срещу живия вирус в клетъчни култури от няколко вирусни семейства, Retroviridae, Orthomyxoviradae и Poxviridae, за да назовем само няколко.

Относно изследването

Тъй като и вирусите, и ракът водят до отклонение от хомеостазата, изследователите в настоящото проучване се опитаха да определят дали идентифицираните преди това модулатори на сглобяване имат противоракова терапевтична активност, за да предложат нов метод за разработване на терапевтични средства за рак. Те използваха система за синтез и сглобяване на протеини без клетки (CFPSA), за да скринират библиотека от около 150 000 подобни на лекарства малки молекули, които блокираха сглобяването на вирусни капсиди, без да инхибират синтеза на протеин на гостоприемника. В допълнение, те създадоха релевантен противораков екран и го приложиха към предварително идентифицирани съединения, модулиращи сглобяването. Те също така проведоха in vivo скрининг и in vitro валидиращи проучвания.

Резултати от изследването

PAV-617 и PAV-951, две антивирусни модулиращи съединения, избрани в нов скрининг за тяхната способност значително да спират пролиферацията, беше установено, че са цитотоксични за различни неопластични клетъчни линии, представляващи както редки, така и често срещани видове рак. В началото на тяхното оптимизиране на лекарствата, тези съединения показаха същия ефект като търговското лекарство за рак гемцитабин, макар и в 10- и 60-кратно по-ниски дози, инхибирайки растежа на A549 тумор в имунодефицитни мишки.

Хроматография с афинитет към лекарствена смола (DRAC) и експерименти с фотоомрежване показват, че PAV-617 и PAV-951 взаимодействат с протеини, които образуват динамични мултипротеинови комплекси. Тези резултати предполагат изследване на болестния модел на патогенезата, при което преди това пренебрегвани преходни мултипротеинови комплекси играят важна роля в динамиката, свързваща клетъчната пролиферация с апоптозата.

По-специално, авторите идентифицираха KAP1/TRIM28 като обща цел на PAV-617 и PAV-951 в масспектрометрия (MS) и Western blotting. Експериментите за кръстосано свързване показват, че KAP1 присъства в комплекс, насочен от PAV-617 при естествени условия, но се губи при денатурация. Може да е бил дистален компонент на целевия мултипротеинов комплекс PAV-617. За PAV-951 данните предполагат, че част от KAP1 може да бъде директно свързана със съединението, което предполага наличието на повече от едно копие на KAP1 на мултипротеинов комплекс.

Предишни проучвания показват участието на KAP1 в редица протеин-протеинови взаимодействия и функции. Например, той изигра решаваща роля в транскрипционното активиране на HIV и развитието на Т клетки. Допълнителните функции на KAP1 включват възстановяване на увреждане на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), транскрипционна ко-репресия на гени и пост-транслационни модификации.

Изследователите откриха, че PAV-617 и PAV-951 избирателно се насочват към субфракциите на клетъчния KAP1. Кръстосаното изчерпване, при което протичането на смолата PAV-617 беше приложено към нова смола PAV-951, показа, че PAV 617-свързващата субфракция на KAP1 трябва да се различава от PAV-951-свързващата субфракция на KAP1, тъй като изчерпването на едната не доведе до пълно изчерпване на другата. Тези резултати за PAV-617 и PAV-951 отразяват тези, направени за PAV-104, структурно несвързан модулатор с пан-респираторна антивирусна активност.

Изводи

Първият скрининг на сглобяването на капсид CFPSA идентифицира нови цели, свързани с вируси и рак. По-нататъшното развитие на връзката структура-активност (SAR) на PAV-617 и PAV-951 може допълнително да помогне да се определи дали антивирусните и противораковите цели са идентични или не.

Въпреки че съединенията, модулиращи сглобяването, са структурно различни, те са показали малко общи свойства, включително насочване към мултипротеинови комплекси, селективност за малка част от общото количество на даден протеин в клетката и алостерични механизми на действие. В допълнение, те показаха забележителна активност срещу широка категория патогени (напр. пан-вирусно семейство и пан-рак), подобно на съществуващите лекарства. Освен това изглежда, че тези съединения устояват на развитието на резистентност. Допълнителни проучвания трябва да изяснят дали резистентността към мутации се отнася и за противораковата подгрупа на модулаторите на сглобяване.

Разработени са ефективни противоракови лекарства на базата на различни механизми и молекулярно-генетични инструменти; Въпреки това, никой не се е опитвал да лекува рак чрез модулиране на сглобяването на протеини. Това прави работата с PAV-617 и PAV-951 едновременно рискована и възнаграждаваща. Токсичността за животни на PAV-617 и PAV-951 е по-висока, отколкото би било идеално за тяхната клинична употреба; Те обаче са сравними със съществуващите лекарства за рак. Тъй като PAV-617 и PAV-951 са ранни съединения, по-нататъшното оптимизиране вероятно ще доведе до химически аналози със значително намалена токсичност и по-висока ефективност.

*Важна ЗАБЕЛЕЖКА:bioRxiv публикува предварителни научни доклади, които не са рецензирани и следователно не трябва да се считат за убедителни, предназначени да насочват клиничната практика/поведение, свързано със здравето, или да се третират като установена информация.

Справка:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Anuradha F. Lingappa, Olayemi Akintunde, Connie Ewald et al. (2022). Modulatoren der Assemblierung kleiner Moleküle mit therapeutischer Wirksamkeit bei Krebserkrankungen. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.28.509937 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.28.509937v1

.