Μικρά αντιιικά μόρια που ονομάζονται διαμορφωτές συναρμολόγησης δείχνουν θεραπευτική δράση κατά του καρκίνου

Μικρά αντιιικά μόρια που ονομάζονται διαμορφωτές συναρμολόγησης δείχνουν θεραπευτική δράση κατά του καρκίνου

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο bioRxiv *Ερευνητές διακομιστή εξέτασαν την αντικαρκινική θεραπευτική αποτελεσματικότητα δύο δομικά άσχετων μικρών μορίων, του PAV-617 και του PAV-951.

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

*Σημαντική ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Το bioRxiv δημοσιεύει προκαταρκτικές επιστημονικές εκθέσεις που δεν έχουν αξιολογηθεί από ομοτίμους και επομένως δεν πρέπει να θεωρούνται πειστικές, που προορίζονται να καθοδηγήσουν την κλινική πρακτική/σχετική με την υγεία συμπεριφορά ή να αντιμετωπίζονται ως καθιερωμένες πληροφορίες.

φόντο

Σε πειράματα κυτταροκαλλιέργειας, τα PAV-617 και PAV-951 έδειξαν ανασταλτική δράση έναντι του ιού της ευλογιάς των πιθήκων (MPXV) και του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV). Οι Javier και Butel (2008) παρατήρησαν ομοιότητες στον τρόπο με τον οποίο οι ιοί και τα καρκινικά κύτταρα αλληλεπιδρούν με έναν υγιή ξενιστή. Για παράδειγμα, και οι δύο χρησιμοποιούν τη φυσική επιλογή ως ισχυρό όπλο για να ξεπεράσουν τις άμυνες του οικοδεσπότη. Η διαφορά είναι ότι, παρόλο που οι ιοί συνεξελίσσονται με τον ξενιστή ή αναπτύσσουν μεταλλάξεις αντίστασης, οι καρκίνοι χρησιμοποιούν μόνο τις τελευταίες ως απόκριση στην πίεση επιλογής των θεραπειών.

Επιπλέον, οι ερευνητές έδειξαν ότι επτά ιοί ήταν άμεσα ογκογόνοι. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τον ιό Epstein-Barr (EBV), τον ιό της ηπατίτιδας Β και C (HBV/HCV) και τον ανθρώπινο Τ-λεμφοτροπικό ιό 1 (HTLV-1). Ο O'Shea (2005) πρότεινε ότι η μελέτη των ιών θα μπορούσε να διευκολύνει την ανακάλυψη νέων θεραπειών για τον καρκίνο, εντοπίζοντας κυτταρικούς στόχους που οδηγούν την ογκογένεση. Αργότερα, οι Müller-Schiffmann et al. ανέπτυξε μια μάλλον ασυνήθιστη προσέγγιση για την ανακάλυψη αντιιικών φαρμάκων εντοπίζοντας αλλοστερικές θέσεις του ξενιστή που είναι σημαντικές για την ομοιόσταση που επαναχρησιμοποιήθηκαν από ιογενή μόλυνση. Οι ενώσεις χτυπήματος που ταυτοποιήθηκαν με αυτόν τον τρόπο αναφέρονται ως διαμορφωτές συναρμολόγησης. Επικύρωσαν επίσης αυτές τις ρυθμιστικές ενώσεις έναντι του ζωντανού ιού σε καλλιέργειες κυττάρων πολλών οικογενειών ιών, Retroviridae, Orthomyxoviradae και Poxviridae, για να αναφέρουμε μερικές.

Σχετικά με τη μελέτη

Δεδομένου ότι τόσο οι ιοί όσο και ο καρκίνος οδηγούν σε απόκλιση από την ομοιόσταση, οι ερευνητές στην παρούσα μελέτη προσπάθησαν να προσδιορίσουν εάν οι προηγουμένως αναγνωρισμένοι ρυθμιστές συναρμολόγησης έχουν αντικαρκινική θεραπευτική δράση προκειμένου να προτείνουν μια νέα μέθοδο για την ανάπτυξη θεραπευτικών για τον καρκίνο. Χρησιμοποίησαν ένα σύστημα σύνθεσης και συναρμολόγησης πρωτεϊνών χωρίς κύτταρα (CFPSA) για να εξετάσουν μια βιβλιοθήκη περίπου 150.000 μικρών μορίων που μοιάζουν με φάρμακα που εμπόδιζαν τη συναρμολόγηση ιικών καψιδίων χωρίς να αναστέλλουν την πρωτεϊνική σύνθεση του ξενιστή. Επιπλέον, καθιέρωσαν μια αντίθετη οθόνη σχετική με τον καρκίνο και την εφάρμοσαν σε ενώσεις που ρυθμίζουν τη συναρμολόγηση προηγουμένως αναγνωρισμένες. Διεξήγαγαν επίσης in vivo προσυμπτωματικό έλεγχο και in vitro μελέτες επικύρωσης.

Αποτελέσματα μελέτης

Οι PAV-617 και PAV-951, δύο ενώσεις ρυθμιστών συναρμολόγησης κατά των ιών που επιλέχθηκαν σε μια νέα διαλογή για την ικανότητά τους να διακόπτουν σημαντικά τον πολλαπλασιασμό, βρέθηκαν να είναι κυτταροτοξικές σε μια ποικιλία νεοπλασματικών κυτταρικών σειρών που αντιπροσωπεύουν τόσο σπάνιους όσο και κοινούς καρκίνους. Νωρίς στη βελτιστοποίηση φαρμάκων, αυτές οι ενώσεις έδειξαν το ίδιο αποτέλεσμα με το εμπορικό φάρμακο για τον καρκίνο γεμσιταβίνη, αν και σε 10- και 60 φορές χαμηλότερες δόσεις, αναστέλλοντας την ανάπτυξη ενός όγκου Α549 σε ανοσοανεπαρκή ποντίκια.

Η χρωματογραφία συγγένειας με ρητίνη φαρμάκου (DRAC) και τα πειράματα φωτοδιασταύρωσης έδειξαν ότι οι PAV-617 και PAV-951 αλληλεπιδρούν με πρωτεΐνες που σχημάτισαν δυναμικά πολυπρωτεϊνικά σύμπλοκα. Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν μια μελέτη μοντέλου ασθενειών της παθογένεσης στην οποία τα παροδικά πολυπρωτεϊνικά συμπλέγματα έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη δυναμική που συνδέει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό με την απόπτωση.

Συγκεκριμένα, οι συγγραφείς αναγνώρισαν το KAP1/TRIM28 ως κοινό στόχο του PAV-617 και του PAV-951 στη φασματομετρία μάζας (MS) και την κηλίδα Western. Πειράματα διασύνδεσης έδειξαν ότι το KAP1 ήταν παρόν σε ένα σύμπλοκο που στόχευε το PAV-617 υπό φυσικές συνθήκες αλλά χάθηκε κατά τη μετουσίωση. Μπορεί να ήταν ένα περιφερικό συστατικό του πολυπρωτεϊνικού συμπλέγματος στόχου PAV-617. Για το PAV-951, τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι ένα μέρος του KAP1 μπορεί να συνδέεται απευθείας με την ένωση, υποδηλώνοντας την παρουσία περισσότερων του ενός αντιγράφων του KAP1 ανά σύμπλοκο πολλαπλών πρωτεϊνών.

Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει τη συμμετοχή του KAP1 σε μια σειρά αλληλεπιδράσεων και λειτουργιών πρωτεΐνης-πρωτεΐνης. Για παράδειγμα, έπαιξε κρίσιμο ρόλο στη μεταγραφική ενεργοποίηση του HIV και στην ανάπτυξη Τ κυττάρων. Οι πρόσθετες λειτουργίες του KAP1 περιελάμβαναν επιδιόρθωση βλάβης από δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA), μεταγραφική συν-καταστολή γονιδίων και μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα PAV-617 και PAV-951 στοχεύουν επιλεκτικά υποκλάσματα του κυτταρικού KAP1. Η διασταυρούμενη εξάντληση, στην οποία η ροή της ρητίνης PAV-617 εφαρμόστηκε σε μια νέα ρητίνη PAV-951, έδειξε ότι το υποκλάσμα δέσμευσης PAV 617 του KAP1 πρέπει να διακρίνεται από το υποκλάσμα δέσμευσης PAV-951 του KAP1, αφού η εξάντληση του ενός δεν είχε ως αποτέλεσμα την πλήρη εξάντληση του άλλου. Αυτά τα αποτελέσματα για το PAV-617 και το PAV-951 αντικατοπτρίζουν εκείνα που έγιναν για τον PAV-104, έναν δομικά άσχετο διαμορφωτή με παναναπνευστική αντιική δράση.

συμπεράσματα

Ο πρώτος έλεγχος του συγκροτήματος καψιδίου CFPSA εντόπισε νέους στόχους σχετικούς με τους ιούς και τον καρκίνο. Η περαιτέρω ανάπτυξη της σχέσης δομής-δραστικότητας (SAR) του PAV-617 και του PAV-951 θα μπορούσε περαιτέρω να βοηθήσει στον προσδιορισμό του εάν οι αντιιικοί και αντικαρκινικοί στόχοι είναι πανομοιότυποι ή όχι.

Αν και οι ενώσεις που ρυθμίζουν τη συναρμολόγηση είναι δομικά διακριτές, έχουν δείξει λίγες κοινές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της στόχευσης πολυπρωτεϊνικών συμπλεγμάτων, εκλεκτικότητας για ένα μικρό κλάσμα της συνολικής ποσότητας μιας δεδομένης πρωτεΐνης σε ένα κύτταρο και αλλοστερικούς μηχανισμούς δράσης. Επιπλέον, έδειξαν αξιοσημείωτη δράση έναντι μιας ευρείας κατηγορίας παθογόνων μικροοργανισμών (π.χ. οικογένεια παν-ιών και πανκαρκίνος), παρόμοια με τα υπάρχοντα φάρμακα. Επιπλέον, αυτές οι ενώσεις φάνηκε να αντιστέκονται στην ανάπτυξη ανθεκτικότητας. Περαιτέρω μελέτες θα πρέπει να διευκρινίσουν εάν η αντοχή στη μετάλλαξη ισχύει επίσης για την αντικαρκινική υποομάδα των διαμορφωτών συναρμολόγησης.

Αποτελεσματικά αντικαρκινικά φάρμακα έχουν αναπτυχθεί με βάση διάφορους μηχανισμούς και μοριακά γενετικά εργαλεία. Ωστόσο, κανείς δεν έχει επιχειρήσει να θεραπεύσει τον καρκίνο ρυθμίζοντας τη συγκέντρωση πρωτεϊνών. Αυτό καθιστά την εργασία με PAV-617 και PAV-951 τόσο επικίνδυνη όσο και ανταποδοτική. Η τοξικότητα στα ζώα των PAV-617 και PAV-951 ήταν υψηλότερη από αυτή που θα ήταν ιδανική για την κλινική τους χρήση. Ωστόσο, ήταν συγκρίσιμα με τα υπάρχοντα αντικαρκινικά φάρμακα. Επειδή το PAV-617 και το PAV-951 είναι πρώιμες ενώσεις, η περαιτέρω βελτιστοποίηση πιθανότατα θα οδηγήσει σε χημικά ανάλογα με σημαντικά μειωμένη τοξικότητα και υψηλότερη ισχύ.

*Σημαντική ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Το bioRxiv δημοσιεύει προκαταρκτικές επιστημονικές εκθέσεις που δεν έχουν αξιολογηθεί από ομοτίμους και επομένως δεν πρέπει να θεωρούνται πειστικές, που προορίζονται να καθοδηγήσουν την κλινική πρακτική/σχετική με την υγεία συμπεριφορά ή να αντιμετωπίζονται ως καθιερωμένες πληροφορίες.

Αναφορά:

• 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

.