Małe cząsteczki przeciwwirusowe zwane modulatorami składania wykazują działanie terapeutyczne przeciwko nowotworom

Małe cząsteczki przeciwwirusowe zwane modulatorami składania wykazują działanie terapeutyczne przeciwko nowotworom

W niedawnym badaniu opublikowanym w bioRxiv *Naukowcy zajmujący się serwerem zbadali przeciwnowotworową skuteczność terapeutyczną dwóch strukturalnie niepowiązanych małych cząsteczek, PAV-617 i PAV-951.

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

*Ważna UWAGA:bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie są recenzowane i dlatego nie należy ich uważać za rozstrzygające, mające na celu wytyczne dla praktyki klinicznej/zachowań związanych ze zdrowiem lub traktowane jako ustalone informacje.

tło

W doświadczeniach na hodowlach komórkowych PAV-617 i PAV-951 wykazały działanie hamujące przeciwko wirusowi ospy małpiej (MPXV) i ludzkiemu wirusowi niedoboru odporności (HIV). Javier i Butel (2008) zaobserwowali podobieństwa w sposobie interakcji wirusów i komórek nowotworowych ze zdrowym gospodarzem; Na przykład oba wykorzystują dobór naturalny jako potężną broń do pokonania obrony gospodarza. Różnica polega na tym, że chociaż wirusy koewoluują z gospodarzem lub rozwijają mutacje oporności, nowotwory wykorzystują tylko tę drugą w odpowiedzi na presję selekcyjną terapii.

Ponadto naukowcy wykazali, że siedem wirusów jest bezpośrednio onkogennych. Przykłady obejmują wirusa Epsteina-Barra (EBV), wirusa zapalenia wątroby typu B i C (HBV/HCV) i ludzkiego wirusa T-limfotropowego 1 (HTLV-1). O'Shea (2005) zasugerował, że badanie wirusów mogłoby ułatwić odkrycie nowych metod leczenia raka poprzez identyfikację celów komórkowych napędzających powstawanie nowotworów. Później Müller-Schiffmann i in. opracowali raczej niekonwencjonalne podejście do odkrywania leków przeciwwirusowych poprzez identyfikację allosterycznych miejsc gospodarza ważnych dla homeostazy, które zostały zmienione w wyniku infekcji wirusowej. Zidentyfikowane w ten sposób trafione związki nazwano modulatorami montażu. Dokonali także walidacji tych związków modulatorowych wobec żywego wirusa w hodowlach komórkowych kilku rodzin wirusów, między innymi Retroviridae, Orthomyxoviradae i Poxviridae.

O badaniu

Ponieważ zarówno wirusy, jak i nowotwór powodują odchylenia od homeostazy, badacze w niniejszym badaniu starali się ustalić, czy wcześniej zidentyfikowane modulatory składania mają przeciwnowotworowe działanie terapeutyczne, aby zaproponować nową metodę opracowywania leków przeciwnowotworowych. Wykorzystali bezkomórkowy system syntezy i składania białek (CFPSA), aby przeszukać bibliotekę około 150 000 małych cząsteczek podobnych do leków, które blokowały składanie kapsydów wirusa bez hamowania syntezy białek gospodarza. Ponadto opracowali przeciwrakowy ekran przeciwnowotworowy i zastosowali go do wcześniej zidentyfikowanych związków modulujących montaż. Przeprowadzili także badania przesiewowe in vivo i badania walidacyjne in vitro.

Wyniki badań

Stwierdzono, że PAV-617 i PAV-951, dwa związki modulatora składania przeciwwirusowego wybrane w nowatorskim badaniu przesiewowym ze względu na ich zdolność do znaczącego hamowania proliferacji, są cytotoksyczne w stosunku do różnych nowotworowych linii komórkowych reprezentujących zarówno rzadkie, jak i powszechne nowotwory. Na wczesnym etapie optymalizacji leku związki te wykazywały taki sam efekt jak komercyjny lek przeciwnowotworowy gemcytabina, aczkolwiek w dawkach 10- i 60-krotnie niższych, hamując wzrost guza A549 u myszy z niedoborem odporności.

Chromatografia powinowactwa na żywicy leku (DRAC) i eksperymenty z fotosieciowaniem wykazały, że PAV-617 i PAV-951 wchodzą w interakcję z białkami, tworząc dynamiczne kompleksy wielobiałkowe. Wyniki te sugerują badanie patogenezy na modelu choroby, w którym wcześniej przeoczone przejściowe kompleksy wielobiałkowe odegrały ważną rolę w dynamice łączącej proliferację komórek z apoptozą.

W szczególności autorzy zidentyfikowali KAP1/TRIM28 jako wspólny cel PAV-617 i PAV-951 w spektrometrii mas (MS) i Western blot. Eksperymenty sieciowania wykazały, że KAP1 był obecny w kompleksie docelowym dla PAV-617 w warunkach natywnych, ale został utracony po denaturacji. Mógł to być dystalny składnik docelowego kompleksu wielobiałkowego PAV-617. W przypadku PAV-951 dane sugerują, że część KAP1 może być bezpośrednio związana ze związkiem, co sugeruje obecność więcej niż jednej kopii KAP1 na kompleks wielobiałkowy.

Poprzednie badania wykazały udział KAP1 w szeregu interakcji i funkcji białko-białko. Na przykład odegrał kluczową rolę w aktywacji transkrypcji wirusa HIV i rozwoju limfocytów T. Dodatkowe funkcje KAP1 obejmowały naprawę uszkodzeń kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA), ko-represję transkrypcyjną genów i modyfikacje potranslacyjne.

Naukowcy odkryli, że PAV-617 i PAV-951 selektywnie celują w podfrakcje komórkowego KAP1. Zubożenie krzyżowe, w którym przepływ żywicy PAV-617 zastosowano do nowej żywicy PAV-951, wykazało, że podfrakcja KAP1 wiążąca PAV 617 musi być odróżnialna od podfrakcji KAP1 wiążącej PAV-951, ponieważ wyczerpanie jednego nie spowodowało całkowitego wyczerpania drugiego. Wyniki te dla PAV-617 i PAV-951 odzwierciedlały wyniki uzyskane dla PAV-104, strukturalnie niepowiązanego modulatora o działaniu przeciwwirusowym obejmującym cały układ oddechowy.

Wnioski

Podczas pierwszego przeglądu zespołu kapsydu CFPSA zidentyfikowano nowe cele istotne dla wirusów i nowotworów. Dalszy rozwój zależności struktura-aktywność (SAR) PAV-617 i PAV-951 może dodatkowo pomóc w ustaleniu, czy cele przeciwwirusowe i przeciwnowotworowe są identyczne, czy nie.

Chociaż związki modulujące składanie są strukturalnie różne, wykazały kilka wspólnych właściwości, w tym celowanie w kompleksy wielobiałkowe, selektywność dla małej frakcji całkowitej ilości danego białka w komórce i allosteryczne mechanizmy działania. Ponadto wykazywały niezwykłą aktywność przeciwko szerokiej kategorii patogenów (np. rodzinie panwirusów i panrakowi), podobnie jak istniejące leki. Co więcej, związki te wydawały się przeciwdziałać rozwojowi oporności. Dalsze badania powinny wyjaśnić, czy oporność na mutacje dotyczy również przeciwnowotworowej podgrupy modulatorów składania.

W oparciu o różne mechanizmy i narzędzia genetyki molekularnej opracowano skuteczne leki przeciwnowotworowe; Jednakże nikt nie próbował leczyć raka poprzez modulowanie składania białek. To sprawia, że ​​praca z PAV-617 i PAV-951 jest zarówno ryzykowna, jak i satysfakcjonująca. Toksyczność dla zwierząt PAV-617 i PAV-951 była wyższa niż byłaby idealna do ich zastosowania klinicznego; Były one jednak porównywalne z istniejącymi lekami przeciwnowotworowymi. Ponieważ PAV-617 i PAV-951 to wczesne związki, dalsza optymalizacja prawdopodobnie doprowadzi do otrzymania analogów chemicznych o znacznie zmniejszonej toksyczności i większej sile działania.

*Ważna UWAGA:bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie są recenzowane i dlatego nie należy ich uważać za rozstrzygające, mające na celu wytyczne dla praktyki klinicznej/zachowań związanych ze zdrowiem lub traktowane jako ustalone informacje.

Odniesienie:

• 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

.