Malé antivírusové molekuly nazývané modulátory zostavovania vykazujú terapeutickú aktivitu proti rakovine

Malé antivírusové molekuly nazývané modulátory zostavovania vykazujú terapeutickú aktivitu proti rakovine

V nedávnej štúdii publikovanej v bioRxiv *Výskumníci serverov skúmali protirakovinovú terapeutickú účinnosť dvoch štruktúrne nesúvisiacich malých molekúl, PAV-617 a PAV-951.

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

*Dôležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje predbežné vedecké správy, ktoré nie sú recenzované odborníkmi, a preto by sa nemali považovať za presvedčivé, určené na usmernenie klinickej praxe/správania súvisiaceho so zdravím, alebo by sa s nimi nemalo zaobchádzať ako s overenými informáciami.

pozadia

V experimentoch s bunkovou kultúrou PAV-617 a PAV-951 vykazovali inhibičnú aktivitu proti vírusu opičích kiahní (MPXV) a vírusu ľudskej imunodeficiencie (HIV). Javier a Butel (2008) pozorovali podobnosti v spôsobe, akým vírusy a rakovinové bunky interagujú so zdravým hostiteľom; Obaja napríklad využívajú prirodzený výber ako silnú zbraň na prekonanie obrany hostiteľa. Rozdiel je v tom, že hoci sa vírusy vyvíjajú spoločne s hostiteľom alebo sa u nich vyvíjajú mutácie rezistencie, rakoviny ich využívajú iba v reakcii na selekčný tlak liečby.

Vedci navyše ukázali, že sedem vírusov bolo priamo onkogénnych. Príklady zahŕňajú vírus Epstein-Barrovej (EBV), vírus hepatitídy B a C (HBV/HCV) a ľudský T-lymfotropný vírus 1 (HTLV-1). O'Shea (2005) navrhol, že štúdium vírusov by mohlo uľahčiť objavovanie nových spôsobov liečby rakoviny identifikáciou bunkových cieľov, ktoré poháňajú tumorigenézu. Neskôr Müller-Schiffmann a spol. vyvinuli dosť nekonvenčný prístup k objavovaniu antivírusových liekov identifikáciou hostiteľských alosterických miest dôležitých pre homeostázu, ktoré boli opätovne použité vírusovou infekciou. Takto identifikované hitové zlúčeniny sa označovali ako modulátory zostavy. Tiež overili tieto modulátorové zlúčeniny proti živému vírusu v bunkových kultúrach niekoľkých rodín vírusov, Retroviridae, Orthomyxoviradae a Poxviridae, aby sme vymenovali aspoň niektoré.

O štúdiu

Keďže vírusy aj rakovina spôsobujú odchýlku od homeostázy, výskumníci v tejto štúdii sa snažili určiť, či predtým identifikované modulátory zostavovania majú protirakovinovú terapeutickú aktivitu, aby navrhli nový spôsob vývoja protirakovinových terapeutík. Použili systém syntézy a zostavovania proteínov bez buniek (CFPSA) na skríning knižnice približne 150 000 malých molekúl podobných liečivám, ktoré blokovali zostavovanie vírusových kapsidov bez inhibície syntézy hostiteľského proteínu. Okrem toho vytvorili protirakovinu relevantnú pre rakovinu a aplikovali ju na predtým identifikované zlúčeniny modulujúce zostavu. Vykonali aj in vivo skríningové a in vitro validačné štúdie.

Výsledky štúdie

Zistilo sa, že PAV-617 a PAV-951, dve zlúčeniny modulátorov antivírusovej zostavy vybrané v novom skríningu na ich schopnosť významne zastaviť proliferáciu, sú cytotoxické pre rôzne neoplastické bunkové línie predstavujúce zriedkavé aj bežné rakoviny. Na začiatku ich optimalizácie liečiva tieto zlúčeniny vykazovali rovnaký účinok ako komerčné liečivo na rakovinu gemcitabín, aj keď v 10- a 60-krát nižších dávkach, inhibovalo rast nádoru A549 u imunodeficientných myší.

Afinitná chromatografia na živici (DRAC) a experimenty fotosieťovania ukázali, že PAV-617 a PAV-951 interagovali s proteínmi, ktoré tvorili dynamické multiproteínové komplexy. Tieto výsledky naznačujú štúdiu patogenézy na modeli choroby, v ktorej predtým prehliadané prechodné multiproteínové komplexy hrali dôležitú úlohu v dynamike spájajúcej bunkovú proliferáciu s apoptózou.

Autori identifikovali najmä KAP1/TRIM28 ako spoločný cieľ PAV-617 a PAV-951 v hmotnostnej spektrometrii (MS) a Western blottingu. Experimenty so zosieťovaním ukázali, že KAP1 bol prítomný v komplexe cielenom PAV-617 za prirodzených podmienok, ale stratil sa pri denaturácii. Môže to byť distálna zložka cieľového multiproteínového komplexu PAV-617. Pre PAV-951 údaje naznačujú, že časť KAP1 môže byť priamo naviazaná na zlúčeninu, čo naznačuje prítomnosť viac ako jednej kópie KAP1 na multiproteínový komplex.

Predchádzajúce štúdie preukázali zapojenie KAP1 do celého radu interakcií a funkcií proteín-proteín. Napríklad zohral kľúčovú úlohu pri aktivácii transkripcie HIV a vývoji T buniek. Ďalšie funkcie KAP1 zahŕňali opravu poškodenia deoxyribonukleovou kyselinou (DNA), transkripčnú ko-represiu génov a posttranslačné modifikácie.

Výskumníci zistili, že PAV-617 a PAV-951 sa selektívne zameriavajú na podfrakcie bunkového KAP1. Krížová deplécia, pri ktorej sa prietok živice PAV-617 aplikoval na novú živicu PAV-951, preukázala, že podfrakcia viažuca PAV 617 KAP1 musí byť odlíšiteľná od podfrakcie viažucej PAV-951 KAP1, pretože vyčerpanie jednej neviedlo k úplnému vyčerpaniu druhej. Tieto výsledky pre PAV-617 a PAV-951 odzrkadľovali výsledky pre PAV-104, štrukturálne nesúvisiaci modulátor s pan-respiračnou antivírusovou aktivitou.

Závery

Prvý skríning zostavy kapsidy CFPSA identifikoval nové ciele relevantné pre vírusy a rakovinu. Ďalší vývoj vzťahu medzi štruktúrou a aktivitou (SAR) PAV-617 a PAV-951 by mohol ďalej pomôcť určiť, či sú antivírusové a protirakovinové ciele identické alebo nie.

Hoci zlúčeniny modulujúce zostavenie sú štrukturálne odlišné, preukázali niekoľko spoločných vlastností, vrátane zacielenia multiproteínových komplexov, selektivity pre malý zlomok celkového množstva daného proteínu v bunke a alosterických mechanizmov účinku. Okrem toho vykazovali pozoruhodnú aktivitu proti širokej kategórii patogénov (napr. pan-vírusová rodina a pan-rakovina), podobne ako existujúce lieky. Okrem toho sa zdá, že tieto zlúčeniny odolávajú rozvoju rezistencie. Ďalšie štúdie by mali objasniť, či sa rezistencia na mutáciu vzťahuje aj na protirakovinovú podskupinu modulátorov zostavovania.

Na základe rôznych mechanizmov a molekulárno-genetických nástrojov boli vyvinuté účinné protirakovinové lieky; Nikto sa však nepokúsil liečiť rakovinu moduláciou zostavovania proteínov. Vďaka tomu je práca s PAV-617 a PAV-951 riskantná a odmeňujúca. Toxicita PAV-617 a PAV-951 pre zvieratá bola vyššia, než by bolo ideálne pre ich klinické použitie; Boli však porovnateľné s existujúcimi liekmi na rakovinu. Pretože PAV-617 a PAV-951 sú skoré zlúčeniny, ďalšia optimalizácia pravdepodobne povedie k chemickým analógom s výrazne zníženou toxicitou a vyššou účinnosťou.

*Dôležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje predbežné vedecké správy, ktoré nie sú recenzované odborníkmi, a preto by sa nemali považovať za presvedčivé, určené na usmernenie klinickej praxe/správania súvisiaceho so zdravím, alebo by sa s nimi nemalo zaobchádzať ako s overenými informáciami.

Referencia:

• 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

.