Piccole molecole antivirali chiamate modulatori di assemblaggio mostrano attività terapeutica contro il cancro

Piccole molecole antivirali chiamate modulatori di assemblaggio mostrano attività terapeutica contro il cancro

In un recente studio pubblicato su bioRxiv *I ricercatori del Server hanno esaminato l’efficacia terapeutica antitumorale di due piccole molecole strutturalmente non correlate, PAV-617 e PAV-951.

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

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono sottoposti a revisione paritaria e pertanto non devono essere considerati conclusivi, intesi a guidare la pratica clinica/comportamento relativo alla salute o trattati come informazioni consolidate.

sfondo

Negli esperimenti su colture cellulari, PAV-617 e PAV-951 hanno mostrato attività inibitoria contro il virus del vaiolo delle scimmie (MPXV) e il virus dell'immunodeficienza umana (HIV). Javier e Butel (2008) hanno osservato somiglianze nel modo in cui virus e cellule tumorali interagiscono con un ospite sano; Ad esempio, entrambi utilizzano la selezione naturale come un'arma potente per superare le difese dell'ospite. La differenza è che, sebbene i virus coevolvano con l’ospite o sviluppino mutazioni di resistenza, i tumori utilizzano queste ultime solo in risposta alla pressione selettiva dei trattamenti.

Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che sette virus erano direttamente oncogenici. Gli esempi includono il virus Epstein-Barr (EBV), il virus dell’epatite B e C (HBV/HCV) e il virus T-linfotropico umano 1 (HTLV-1). O'Shea (2005) ha suggerito che lo studio dei virus potrebbe facilitare la scoperta di nuovi trattamenti contro il cancro identificando bersagli cellulari che guidano la tumorigenesi. Successivamente, Müller-Schiffmann et al. hanno sviluppato un approccio piuttosto non convenzionale alla scoperta di farmaci antivirali identificando siti allosterici dell'ospite importanti per l'omeostasi che sono stati riproposti dall'infezione virale. I composti colpiti identificati in questo modo sono stati indicati come modulatori di assemblaggio. Hanno inoltre convalidato questi composti modulatori contro il virus vivo in colture cellulari di diverse famiglie di virus, Retroviridae, Orthomyxoviradae e Poxviridae, solo per citarne alcune.

A proposito dello studio

Poiché sia ​​i virus che il cancro determinano la deviazione dall'omeostasi, i ricercatori nel presente studio hanno cercato di determinare se i modulatori di assemblaggio precedentemente identificati abbiano attività terapeutica antitumorale al fine di proporre un nuovo metodo per lo sviluppo di terapie antitumorali. Hanno utilizzato un sistema di sintesi e assemblaggio proteico senza cellule (CFPSA) per esaminare una libreria di circa 150.000 piccole molecole simili a farmaci che bloccavano l’assemblaggio dei capsidi virali senza inibire la sintesi proteica dell’ospite. Inoltre, hanno creato un controschermo rilevante per il cancro e lo hanno applicato a composti modulanti l'assemblaggio precedentemente identificati. Hanno inoltre condotto studi di screening in vivo e di convalida in vitro.

Risultati dello studio

PAV-617 e PAV-951, due composti modulatori dell'assemblaggio antivirale selezionati in un nuovo screening per la loro capacità di arrestare in modo significativo la proliferazione, sono risultati citotossici per una varietà di linee cellulari neoplastiche che rappresentano tumori sia rari che comuni. All’inizio della loro ottimizzazione farmacologica, questi composti hanno mostrato lo stesso effetto del farmaco antitumorale commerciale gemcitabina, anche se a dosi 10 e 60 volte inferiori, inibendo la crescita di un tumore A549 nei topi immunodeficienti.

Gli esperimenti di cromatografia di affinità con resina farmacologica (DRAC) e di fotoreticolazione hanno mostrato che PAV-617 e PAV-951 interagivano con proteine ​​che formavano complessi multiproteici dinamici. Questi risultati suggeriscono uno studio sul modello di malattia della patogenesi in cui complessi multiproteici transitori precedentemente trascurati hanno svolto un ruolo importante nella dinamica che collega la proliferazione cellulare all'apoptosi.

In particolare, gli autori hanno identificato KAP1/TRIM28 come un bersaglio comune di PAV-617 e PAV-951 nella spettrometria di massa (MS) e nel Western blotting. Esperimenti di reticolazione hanno mostrato che KAP1 era presente in un complesso preso di mira da PAV-617 in condizioni native ma veniva perso in seguito alla denaturazione. Potrebbe essere stato un componente distale del complesso multiproteico bersaglio PAV-617. Per PAV-951, i dati suggeriscono che una porzione di KAP1 può essere legata direttamente al composto, suggerendo la presenza di più di una copia di KAP1 per complesso multiproteico.

Studi precedenti hanno dimostrato il coinvolgimento di KAP1 in una serie di interazioni e funzioni proteina-proteina. Ad esempio, ha svolto un ruolo cruciale nell’attivazione trascrizionale dell’HIV e nello sviluppo delle cellule T. Ulteriori funzioni di KAP1 includevano la riparazione dei danni dell'acido desossiribonucleico (DNA), la co-repressione trascrizionale dei geni e le modifiche post-traduzionali.

I ricercatori hanno scoperto che PAV-617 e PAV-951 prendono di mira selettivamente le sottofrazioni di KAP1 cellulare. L'esaurimento incrociato, in cui il flusso della resina PAV-617 è stato applicato a una nuova resina PAV-951, ha dimostrato che la sottofrazione legante PAV 617 di KAP1 deve essere distinguibile dalla sottofrazione legante PAV-951 di KAP1, poiché l'esaurimento di uno non ha comportato l'esaurimento completo dell'altro. Questi risultati per PAV-617 e PAV-951 rispecchiavano quelli ottenuti per PAV-104, un modulatore strutturalmente non correlato con attività antivirale pan-respiratoria.

Conclusioni

Il primo screening dell'assemblaggio del capside CFPSA ha identificato nuovi bersagli rilevanti per virus e cancro. Un ulteriore sviluppo della relazione struttura-attività (SAR) di PAV-617 e PAV-951 potrebbe aiutare ulteriormente a determinare se gli obiettivi antivirali e antitumorali sono identici o meno.

Sebbene i composti modulatori dell'assemblaggio siano strutturalmente distinti, hanno mostrato poche proprietà comuni, incluso il targeting di complessi multiproteici, la selettività per una piccola frazione della quantità totale di una data proteina in una cellula e meccanismi d'azione allosterici. Inoltre, hanno mostrato un’attività notevole contro un’ampia categoria di agenti patogeni (ad esempio, la famiglia dei pan-virus e del pan-cancro), simile ai farmaci esistenti. Inoltre, questi composti sembravano resistere allo sviluppo di resistenza. Ulteriori studi dovrebbero chiarire se la resistenza alla mutazione si applica anche al sottogruppo antitumorale dei modulatori di assemblaggio.

Sono stati sviluppati farmaci antitumorali efficaci sulla base di vari meccanismi e strumenti genetici molecolari; Tuttavia, nessuno ha tentato di curare il cancro modulando l’assemblaggio delle proteine. Ciò rende il lavoro con PAV-617 e PAV-951 rischioso e gratificante. La tossicità animale di PAV-617 e PAV-951 era superiore a quella ideale per il loro uso clinico; Tuttavia, erano paragonabili ai farmaci antitumorali esistenti. Poiché PAV-617 e PAV-951 sono i primi composti, un'ulteriore ottimizzazione porterà probabilmente a analoghi chimici con tossicità significativamente ridotta e potenza più elevata.

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono sottoposti a revisione paritaria e pertanto non devono essere considerati conclusivi, intesi a guidare la pratica clinica/comportamento relativo alla salute o trattati come informazioni consolidate.

Riferimento:

• 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

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