Kleine antivirale moleculen, assemblagemodulatoren genoemd, vertonen therapeutische activiteit tegen kanker

Kleine antivirale moleculen, assemblagemodulatoren genoemd, vertonen therapeutische activiteit tegen kanker

Uit een recente studie gepubliceerd in bioRxiv *Serveronderzoekers onderzochten de therapeutische werkzaamheid tegen kanker van twee structureel niet-verwante kleine moleculen, PAV-617 en PAV-951.

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

*Belangrijke OPMERKING:bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet door vakgenoten zijn beoordeeld en daarom niet als overtuigend mogen worden beschouwd, niet bedoeld zijn als leidraad voor de klinische praktijk/gezondheidsgerelateerd gedrag, of moeten worden behandeld als gevestigde informatie.

achtergrond

In celkweekexperimenten vertoonden PAV-617 en PAV-951 remmende activiteit tegen het apenpokkenvirus (MPXV) en het menselijk immunodeficiëntievirus (HIV). Javier en Butel (2008) hebben overeenkomsten waargenomen in de manier waarop virussen en kankercellen interageren met een gezonde gastheer; Beide gebruiken bijvoorbeeld natuurlijke selectie als een krachtig wapen om de verdediging van de gastheer te overwinnen. Het verschil is dat hoewel virussen samen met de gastheer evolueren of resistentiemutaties ontwikkelen, kankersoorten deze laatste alleen gebruiken als reactie op de selectiedruk van behandelingen.

Bovendien lieten de onderzoekers zien dat zeven virussen direct oncogeen waren. Voorbeelden hiervan zijn het Epstein-Barr-virus (EBV), het hepatitis B- en C-virus (HBV/HCV) en het menselijk T-lymfotroop virus 1 (HTLV-1). O'Shea (2005) suggereerde dat de studie van virussen de ontdekking van nieuwe kankerbehandelingen zou kunnen vergemakkelijken door cellulaire doelwitten te identificeren die tumorigenese aandrijven. Later hebben Müller-Schiffmann et al. ontwikkelde een nogal onconventionele benadering voor de ontdekking van antivirale geneesmiddelen door het identificeren van allosterische plaatsen in de gastheer die belangrijk zijn voor de homeostase en die opnieuw werden gebruikt door virale infecties. De op deze manier geïdentificeerde hitverbindingen werden assemblagemodulatoren genoemd. Ze valideerden deze modulatorverbindingen ook tegen het levende virus in celculturen van verschillende virusfamilies, Retroviridae, Orthomyxoviradae en Poxviridae, om er maar een paar te noemen.

Over de studie

Omdat zowel virussen als kanker afwijkingen van de homeostase veroorzaken, probeerden onderzoekers in de huidige studie te bepalen of eerder geïdentificeerde assemblagemodulatoren therapeutische activiteit tegen kanker hebben om een ​​nieuwe methode voor de ontwikkeling van kankertherapieën voor te stellen. Ze gebruikten een celvrij eiwitsynthese- en assemblagesysteem (CFPSA) om een ​​bibliotheek van ongeveer 150.000 medicijnachtige kleine moleculen te screenen die de assemblage van virale capsiden blokkeerden zonder de eiwitsynthese van de gastheer te remmen. Bovendien hebben ze een kankerrelevant tegenonderzoek opgezet en dit toegepast op eerder geïdentificeerde assemblagemodulerende verbindingen. Ze voerden ook in vivo screening en in vitro validatiestudies uit.

Studieresultaten

PAV-617 en PAV-951, twee antivirale assemblagemodulatorverbindingen die in een nieuwe screening zijn geselecteerd op hun vermogen om proliferatie significant te stoppen, bleken cytotoxisch te zijn voor een verscheidenheid aan neoplastische cellijnen die zowel zeldzame als veel voorkomende kankers vertegenwoordigen. Al vroeg in hun medicijnoptimalisatie vertoonden deze verbindingen hetzelfde effect als het commerciële kankermedicijn gemcitabine, zij het in 10- en 60-voudig lagere doses, waardoor de groei van een A549-tumor bij immuundeficiënte muizen werd geremd.

Geneesmiddelharsaffiniteitschromatografie (DRAC) en fotocrosslinkingsexperimenten toonden aan dat PAV-617 en PAV-951 een interactie aangingen met eiwitten die dynamische multiproteïnecomplexen vormden. Deze resultaten suggereren een ziektemodelstudie van pathogenese waarin voorheen over het hoofd geziene voorbijgaande multiproteïnecomplexen een belangrijke rol speelden in de dynamiek die celproliferatie koppelt aan apoptose.

In het bijzonder identificeerden de auteurs KAP1/TRIM28 als een gemeenschappelijk doelwit van PAV-617 en PAV-951 bij massaspectrometrie (MS) en Western blotting. Cross-linking-experimenten toonden aan dat KAP1 aanwezig was in een complex waarop PAV-617 zich richt onder natuurlijke omstandigheden, maar verloren ging bij denaturatie. Het kan een distale component van het PAV-617-doelwit-multiproteïnecomplex zijn geweest. Voor PAV-951 suggereren de gegevens dat een deel van KAP1 direct aan de verbinding gebonden kan zijn, wat de aanwezigheid van meer dan één kopie van KAP1 per multiproteïnecomplex suggereert.

Eerdere studies hebben de betrokkenheid van KAP1 bij een reeks eiwit-eiwitinteracties en -functies aangetoond. Het speelde bijvoorbeeld een cruciale rol bij de transcriptionele activatie van HIV en de ontwikkeling van T-cellen. Bijkomende functies van KAP1 omvatten het herstel van deoxyribonucleïnezuur (DNA) schade, transcriptionele co-repressie van genen en post-translationele modificaties.

De onderzoekers ontdekten dat PAV-617 en PAV-951 zich selectief richten op subfracties van cellulair KAP1. Cross-depletie, waarbij de doorstroom van de PAV-617-hars werd toegepast op een nieuwe PAV-951-hars, toonde aan dat de PAV 617-bindende subfractie van KAP1 te onderscheiden moet zijn van de PAV-951-bindende subfractie van KAP1, aangezien uitputting van de ene niet resulteerde in volledige uitputting van de andere. Deze resultaten voor PAV-617 en PAV-951 weerspiegelden die van PAV-104, een structureel niet-gerelateerde modulator met pan-respiratoire antivirale activiteit.

Conclusies

De eerste screening van CFPSA-capsideassemblage identificeerde nieuwe doelwitten die relevant zijn voor virussen en kanker. Verdere ontwikkeling van de structuur-activiteitsrelatie (SAR) van PAV-617 en PAV-951 zou verder kunnen helpen bepalen of de antivirale en antikankerdoelen identiek zijn of niet.

Hoewel assemblage-modulerende verbindingen structureel verschillend zijn, hebben ze weinig gemeenschappelijke eigenschappen laten zien, waaronder het richten op multi-eiwitcomplexen, selectiviteit voor een kleine fractie van de totale hoeveelheid van een bepaald eiwit in een cel, en allosterische werkingsmechanismen. Bovendien vertoonden ze opmerkelijke activiteit tegen een brede categorie ziekteverwekkers (bijvoorbeeld de panvirusfamilie en pankanker), vergelijkbaar met bestaande medicijnen. Bovendien leken deze verbindingen weerstand te bieden aan de ontwikkeling van resistentie. Verdere studies moeten duidelijk maken of mutatieresistentie ook van toepassing is op de antikankersubgroep van assemblagemodulatoren.

Er zijn effectieve geneesmiddelen tegen kanker ontwikkeld op basis van verschillende mechanismen en moleculair genetische hulpmiddelen; Niemand heeft echter geprobeerd kanker te behandelen door de eiwitassemblage te moduleren. Dit maakt het werken met PAV-617 en PAV-951 zowel riskant als lonend. De diertoxiciteit van PAV-617 en PAV-951 was hoger dan ideaal zou zijn voor hun klinische gebruik; Ze waren echter vergelijkbaar met bestaande kankermedicijnen. Omdat PAV-617 en PAV-951 vroege verbindingen zijn, zal verdere optimalisatie waarschijnlijk resulteren in chemische analogen met aanzienlijk verminderde toxiciteit en hogere potentie.

*Belangrijke OPMERKING:bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet door vakgenoten zijn beoordeeld en daarom niet als overtuigend mogen worden beschouwd, niet bedoeld zijn als leidraad voor de klinische praktijk/gezondheidsgerelateerd gedrag, of moeten worden behandeld als gevestigde informatie.

Referentie:

• 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

.