Små antivirale molekyler kalt monteringsmodulatorer viser terapeutisk aktivitet mot kreft

Små antivirale molekyler kalt monteringsmodulatorer viser terapeutisk aktivitet mot kreft

I en fersk studie publisert i bioRxiv *Serverforskere undersøkte den antikreftterapeutiske effekten av to strukturelt ubeslektede små molekyler, PAV-617 og PAV-951.

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

*Viktig MERK:bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke er fagfellevurdert og derfor ikke bør anses som avgjørende, ment å veilede klinisk praksis/helserelatert atferd, eller behandles som etablert informasjon.

bakgrunn

I cellekultureksperimenter viste PAV-617 og PAV-951 hemmende aktivitet mot monkeypox virus (MPXV) og humant immunsviktvirus (HIV). Javier og Butel (2008) observerte likheter i måten virus og kreftceller samhandler med en sunn vert; For eksempel bruker begge naturlig utvalg som et kraftig våpen for å overvinne vertens forsvar. Forskjellen er at selv om virus utvikler seg sammen med verten eller utvikler resistensmutasjoner, bruker kreftformer bare sistnevnte som svar på utvalgspresset til behandlinger.

I tillegg viste forskerne at syv virus var direkte onkogene. Eksempler inkluderer Epstein-Barr-virus (EBV), hepatitt B- og C-virus (HBV/HCV) og humant T-lymfotropisk virus 1 (HTLV-1). O'Shea (2005) foreslo at studiet av virus kunne lette oppdagelsen av nye kreftbehandlinger ved å identifisere cellulære mål som driver tumorgenese. Senere har Müller-Schiffmann et al. utviklet en ganske ukonvensjonell tilnærming til antiviral medikamentoppdagelse ved å identifisere vertsallosteriske steder viktige for homeostase som ble gjenbrukt av virusinfeksjon. Treffforbindelsene identifisert på denne måten ble referert til som monteringsmodulatorer. De validerte også disse modulatorforbindelsene mot det levende viruset i cellekulturer fra flere virusfamilier, Retroviridae, Orthomyxoviradae og Poxviridae, for å nevne noen.

Om studiet

Siden både virus og kreft driver avvik fra homeostase, forsøkte forskere i denne studien å finne ut om tidligere identifiserte monteringsmodulatorer har antikreftterapeutisk aktivitet for å foreslå en ny metode for utvikling av kreftterapi. De brukte et cellefritt proteinsyntese- og monteringssystem (CFPSA) for å screene et bibliotek med rundt 150 000 medikamentlignende små molekyler som blokkerte samlingen av virale kapsider uten å hemme vertsproteinsyntesen. I tillegg etablerte de en kreftrelevant motskjerm og brukte den på tidligere identifiserte monteringsmodulerende forbindelser. De gjennomførte også in vivo screening og in vitro valideringsstudier.

Studieresultater

PAV-617 og PAV-951, to antivirale sammenstillingsmodulatorforbindelser valgt i en ny screening for deres evne til signifikant å stoppe spredning, ble funnet å være cytotoksiske for en rekke neoplastiske cellelinjer som representerer både sjeldne og vanlige kreftformer. Tidlig i medikamentoptimaliseringen viste disse forbindelsene samme effekt som det kommersielle kreftmedisinen gemcitabin, om enn ved 10- og 60 ganger lavere doser, og hemmet veksten av en A549-svulst hos immundefekte mus.

Medikamentharpiksaffinitetskromatografi (DRAC) og fototverrbindingseksperimenter viste at PAV-617 og PAV-951 interagerte med proteiner som dannet dynamiske multiproteinkomplekser. Disse resultatene antyder en sykdomsmodellstudie av patogenese der tidligere oversett forbigående multiproteinkomplekser spilte en viktig rolle i dynamikken som knytter celleproliferasjon til apoptose.

Spesielt identifiserte forfatterne KAP1/TRIM28 som et vanlig mål for PAV-617 og PAV-951 i massespektrometri (MS) og Western blotting. Tverrbindingsforsøk viste at KAP1 var tilstede i et kompleks målrettet av PAV-617 under naturlige forhold, men gikk tapt ved denaturering. Det kan ha vært en distal komponent av PAV-617-mål-multiproteinkomplekset. For PAV-951 antyder dataene at en del av KAP1 kan være direkte bundet til forbindelsen, noe som antyder tilstedeværelsen av mer enn én kopi av KAP1 per multiproteinkompleks.

Tidligere studier har vist involvering av KAP1 i en rekke protein-protein-interaksjoner og funksjoner. For eksempel spilte det en avgjørende rolle i HIV-transkripsjonell aktivering og T-celleutvikling. Ytterligere funksjoner til KAP1 inkluderte deoksyribonukleinsyre (DNA) skadereparasjon, transkripsjonell undertrykkelse av gener og post-translasjonelle modifikasjoner.

Forskerne fant at PAV-617 og PAV-951 selektivt retter seg mot underfraksjoner av cellulær KAP1. Kryssuttømming, der gjennomstrømningen av PAV-617-harpiksen ble påført en ny PAV-951-harpiks, demonstrerte at den PAV 617-bindende subfraksjonen til KAP1 må kunne skilles fra den PAV-951-bindende subfraksjonen til KAP1, siden uttømming av den ene ikke resulterte i fullstendig uttømming av den andre. Disse resultatene for PAV-617 og PAV-951 speilet de som ble laget for PAV-104, en strukturelt ikke-relatert modulator med pan-respiratorisk antiviral aktivitet.

Konklusjoner

Den første screeningen av CFPSA-kapsidsamlingen identifiserte nye mål som er relevante for virus og kreft. Videre utvikling av struktur-aktivitetsforholdet (SAR) til PAV-617 og PAV-951 kan ytterligere bidra til å avgjøre om de antivirale og antikreftmålene er identiske eller ikke.

Selv om sammensetningsmodulerende forbindelser er strukturelt forskjellige, har de vist få vanlige egenskaper, inkludert målretting av multiproteinkomplekser, selektivitet for en liten brøkdel av den totale mengden av et gitt protein i en celle, og allosteriske virkningsmekanismer. I tillegg viste de bemerkelsesverdig aktivitet mot en bred kategori av patogener (f.eks. pan-virus familie og pan-cancer), lik eksisterende medisiner. Videre så disse forbindelsene ut til å motstå utviklingen av resistens. Ytterligere studier bør avklare om mutasjonsresistens også gjelder anticancer-undergruppen av monteringsmodulatorer.

Effektive legemidler mot kreft er utviklet basert på ulike mekanismer og molekylærgenetiske verktøy; Imidlertid har ingen forsøkt å behandle kreft ved å modulere proteinsammensetningen. Dette gjør arbeidet med PAV-617 og PAV-951 både risikabelt og givende. Dyretoksisiteten til PAV-617 og PAV-951 var høyere enn det som ville være ideelt for deres kliniske bruk; Imidlertid var de sammenlignbare med eksisterende kreftmedisiner. Fordi PAV-617 og PAV-951 er tidlige forbindelser, vil ytterligere optimalisering sannsynligvis resultere i kjemiske analoger med betydelig redusert toksisitet og høyere styrke.

*Viktig MERK:bioRxiv publiserer foreløpige vitenskapelige rapporter som ikke er fagfellevurdert og derfor ikke bør anses som avgjørende, ment å veilede klinisk praksis/helserelatert atferd, eller behandles som etablert informasjon.

Referanse:

• 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

.