Male antivirusne molekule koje se nazivaju modulatori sklopa pokazuju terapeutsko djelovanje protiv raka

Male antivirusne molekule koje se nazivaju modulatori sklopa pokazuju terapeutsko djelovanje protiv raka

U nedavnoj studiji objavljenoj u bioRxiv *Istraživači poslužitelja ispitivali su terapijsku učinkovitost dviju strukturno nepovezanih malih molekula, PAV-617 i PAV-951, protiv raka.

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

*Važna NAPOMENA:bioRxiv objavljuje preliminarna znanstvena izvješća koja nisu recenzirana i stoga se ne bi trebala smatrati uvjerljivima, namijenjena usmjeravanju kliničke prakse/ponašanja u vezi sa zdravljem, niti ih treba tretirati kao utvrđenu informaciju.

pozadina

U eksperimentima sa staničnom kulturom, PAV-617 i PAV-951 pokazali su inhibitornu aktivnost protiv virusa majmunskih boginja (MPXV) i virusa ljudske imunodeficijencije (HIV). Javier i Butel (2008.) uočili su sličnosti u načinu na koji virusi i stanice raka komuniciraju sa zdravim domaćinom; Na primjer, i jedni i drugi koriste prirodnu selekciju kao moćno oružje za svladavanje obrane domaćina. Razlika je u tome što, iako virusi evoluiraju zajedno s domaćinom ili razvijaju mutacije otpornosti, rak koristi potonje samo kao odgovor na selekcijski pritisak liječenja.

Osim toga, istraživači su pokazali da je sedam virusa izravno onkogeno. Primjeri uključuju Epstein-Barr virus (EBV), virus hepatitisa B i C (HBV/HCV) i ljudski T-limfotropni virus 1 (HTLV-1). O'Shea (2005.) je sugerirao da bi proučavanje virusa moglo olakšati otkrivanje novih tretmana raka identificiranjem staničnih ciljeva koji pokreću nastanak tumora. Kasnije su Müller-Schiffmann i sur. razvio prilično nekonvencionalan pristup otkrivanju antivirusnih lijekova identificirajući alosterična mjesta domaćina važna za homeostazu koja su virusnom infekcijom promijenila namjenu. Pogodni spojevi identificirani na ovaj način nazivaju se modulatorima sklopa. Također su potvrdili ove modulatorske spojeve protiv živog virusa u kulturama stanica nekoliko obitelji virusa, Retroviridae, Orthomyxoviradae i Poxviridae, da spomenemo samo neke.

O studiju

Budući da i virusi i rak pokreću odstupanje od homeostaze, istraživači su u ovoj studiji nastojali utvrditi imaju li prethodno identificirani modulatori sklopa terapeutsko djelovanje protiv raka kako bi predložili novu metodu za razvoj terapije raka. Koristili su sustav za sintezu i sklapanje proteina bez stanica (CFPSA) kako bi pregledali biblioteku od oko 150.000 malih molekula nalik lijekovima koje su blokirale sastavljanje virusnih kapsida bez inhibiranja sinteze proteina domaćina. Osim toga, uspostavili su protuzaštitu relevantnu za rak i primijenili je na prethodno identificirane spojeve koji moduliraju sklop. Također su proveli in vivo probir i in vitro validacijske studije.

Rezultati studije

Za PAV-617 i PAV-951, dva spoja modulatora antivirusnog skupa odabrana u novom ispitivanju zbog njihove sposobnosti značajnog zaustavljanja proliferacije, utvrđeno je da su citotoksični za niz neoplastičnih staničnih linija koje predstavljaju i rijetke i uobičajene vrste raka. U ranoj fazi optimizacije lijekova, ovi su spojevi pokazali isti učinak kao komercijalni lijek protiv raka gemcitabin, iako u 10 do 60 puta nižim dozama, inhibirajući rast tumora A549 kod imunodeficijentnih miševa.

Kromatografija afiniteta smole za lijekove (DRAC) i eksperimenti fotoukrštenog povezivanja pokazali su da PAV-617 i PAV-951 stupaju u interakciju s proteinima koji tvore dinamičke multiproteinske komplekse. Ovi rezultati sugeriraju studiju patogeneze na modelu bolesti u kojoj su prije zanemareni prolazni multiproteinski kompleksi igrali važnu ulogu u dinamici povezivanja stanične proliferacije s apoptozom.

Konkretno, autori su identificirali KAP1/TRIM28 kao zajedničku metu PAV-617 i PAV-951 u spektrometriji mase (MS) i Western blottingu. Eksperimenti unakrsnog povezivanja pokazali su da je KAP1 bio prisutan u kompleksu na koji cilja PAV-617 u prirodnim uvjetima, ali je izgubljen nakon denaturacije. Možda je bila distalna komponenta ciljanog multiproteinskog kompleksa PAV-617. Za PAV-951, podaci sugeriraju da bi dio KAP1 mogao biti izravno vezan na spoj, što ukazuje na prisutnost više od jedne kopije KAP1 po multiproteinskom kompleksu.

Prethodne studije su pokazale uključenost KAP1 u niz protein-protein interakcija i funkcija. Na primjer, igrao je ključnu ulogu u aktivaciji transkripcije HIV-a i razvoju T stanica. Dodatne funkcije KAP1 uključivale su popravak oštećenja deoksiribonukleinske kiseline (DNK), transkripcijsku ko-represiju gena i post-translacijske modifikacije.

Istraživači su otkrili da PAV-617 i PAV-951 selektivno ciljaju subfrakcije staničnog KAP1. Unakrsna deplecija, u kojoj je protok smole PAV-617 primijenjen na novu smolu PAV-951, pokazala je da se subfrakcija KAP1 koja veže PAV 617 mora razlikovati od subfrakcije KAP1 koja veže PAV-951, budući da iscrpljivanje jedne nije rezultiralo potpunim iscrpljivanjem druge. Ovi rezultati za PAV-617 i PAV-951 odražavaju one dobivene za PAV-104, strukturno nepovezani modulator s pan-respiratornim antivirusnim djelovanjem.

Zaključci

Prvi pregled sklopa kapsida CFPSA identificirao je nove mete relevantne za viruse i rak. Daljnji razvoj odnosa strukture i aktivnosti (SAR) PAV-617 i PAV-951 mogao bi dodatno pomoći u određivanju jesu li antivirusni i antikancerogeni ciljevi identični ili ne.

Iako su spojevi koji moduliraju sklapanje strukturno različiti, pokazali su nekoliko zajedničkih svojstava, uključujući ciljanje multiproteinskih kompleksa, selektivnost za mali dio ukupne količine određenog proteina u stanici i alosterične mehanizme djelovanja. Osim toga, pokazali su izvanrednu aktivnost protiv široke kategorije patogena (npr. obitelj pan-virusa i pan-rak), slično postojećim lijekovima. Nadalje, čini se da se ti spojevi odupiru razvoju rezistencije. Daljnje studije trebale bi razjasniti odnosi li se otpornost na mutacije i na podskupinu modulatora sklopa protiv raka.

Učinkoviti lijekovi protiv raka razvijeni su na temelju različitih mehanizama i molekularno-genetičkih alata; Međutim, nitko nije pokušao liječiti rak modulacijom sastavljanja proteina. Zbog toga je rad s PAV-617 i PAV-951 i riskantan i isplativ. Toksičnost PAV-617 i PAV-951 na životinje bila je veća nego što bi bilo idealno za njihovu kliničku upotrebu; Međutim, bili su usporedivi s postojećim lijekovima protiv raka. Budući da su PAV-617 i PAV-951 rani spojevi, daljnja optimizacija vjerojatno će rezultirati kemijskim analozima sa značajno smanjenom toksičnošću i većom snagom.

*Važna NAPOMENA:bioRxiv objavljuje preliminarna znanstvena izvješća koja nisu recenzirana i stoga se ne bi trebala smatrati uvjerljivima, namijenjena usmjeravanju kliničke prakse/ponašanja u vezi sa zdravljem, niti ih treba tretirati kao utvrđenu informaciju.

Referenca:

• 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

.