Majhne protivirusne molekule, imenovane sklopni modulatorji, kažejo terapevtsko aktivnost proti raku

Majhne protivirusne molekule, imenovane sklopni modulatorji, kažejo terapevtsko aktivnost proti raku

V nedavni študiji, objavljeni v bioRxiv *Raziskovalci strežnika so preučevali terapevtsko učinkovitost proti raku dveh strukturno nepovezanih majhnih molekul, PAV-617 in PAV-951.

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

*Pomembna OPOMBA:bioRxiv objavlja predhodna znanstvena poročila, ki niso strokovno pregledana in se zato ne bi smela šteti za dokončna, namenjena usmerjanju klinične prakse/vedenja v zvezi z zdravjem ali jih obravnavati kot uveljavljene informacije.

ozadje

V poskusih celične kulture sta PAV-617 in PAV-951 pokazala zaviralno delovanje proti virusu opičjih koz (MPXV) in virusu humane imunske pomanjkljivosti (HIV). Javier in Butel (2008) sta opazila podobnosti v načinu interakcije virusov in rakavih celic z zdravim gostiteljem; Oba na primer uporabljata naravno selekcijo kot močno orožje za premagovanje gostiteljeve obrambe. Razlika je v tem, da čeprav se virusi razvijajo skupaj z gostiteljem ali razvijejo rezistentne mutacije, rakava obolenja uporabljajo samo slednje kot odgovor na selekcijski pritisk zdravljenja.

Poleg tega so raziskovalci pokazali, da je sedem virusov neposredno onkogenih. Primeri vključujejo virus Epstein-Barr (EBV), virus hepatitisa B in C (HBV/HCV) in humani T-limfotropni virus 1 (HTLV-1). O'Shea (2005) je predlagal, da bi študija virusov lahko olajšala odkrivanje novih zdravljenj raka z identifikacijo celičnih tarč, ki poganjajo tumorigenezo. Kasneje so Müller-Schiffmann et al. razvil precej nekonvencionalen pristop k odkrivanju protivirusnih zdravil z identifikacijo alosteričnih mest gostitelja, pomembnih za homeostazo, ki jih je virusna okužba spremenila. Na ta način identificirane zadete spojine so bile označene kot modulatorji sestavljanja. Prav tako so potrdili te modulatorske spojine proti živemu virusu v celičnih kulturah več družin virusov, Retroviridae, Orthomyxoviradae in Poxviridae, če naštejemo le nekatere.

O študiju

Ker tako virusi kot rak povzročajo odstopanje od homeostaze, so raziskovalci v tej študiji skušali ugotoviti, ali imajo prej identificirani modulatorji sestavljanja terapevtsko aktivnost proti raku, da bi predlagali novo metodo za razvoj terapevtikov raka. Uporabili so sistem za sintezo in sestavljanje beljakovin brez celic (CFPSA), da bi pregledali knjižnico približno 150.000 majhnih molekul, podobnih zdravilu, ki so blokirale sestavljanje virusnih kapsid, ne da bi zavirale sintezo beljakovin gostitelja. Poleg tega so vzpostavili protizaslon, pomemben za raka, in ga uporabili za predhodno identificirane spojine, ki modulirajo sklop. Izvedli so tudi in vivo presejanje in validacijske študije in vitro.

Rezultati študije

Ugotovljeno je bilo, da sta PAV-617 in PAV-951, dve spojini modulatorja protivirusnega sestavljanja, izbrani v novem pregledu zaradi njune sposobnosti znatnega zaustavljanja proliferacije, citotoksični za različne neoplastične celične linije, ki predstavljajo tako redke kot pogoste vrste raka. Na začetku njihove optimizacije zdravil so te spojine pokazale enak učinek kot komercialno zdravilo proti raku gemcitabin, čeprav v 10- in 60-krat nižjih odmerkih, kar je zaviralo rast tumorja A549 pri miših z imunsko pomanjkljivostjo.

Afinitetna kromatografija smole za zdravila (DRAC) in poskusi fotomreženja so pokazali, da sta PAV-617 in PAV-951 medsebojno vplivala na proteine, ki tvorijo dinamične multiproteinske komplekse. Ti rezultati kažejo na študijo modela bolezni o patogenezi, v kateri so prej spregledani prehodni multiproteinski kompleksi igrali pomembno vlogo pri dinamiki, ki povezuje celično proliferacijo z apoptozo.

Zlasti avtorji so identificirali KAP1/TRIM28 kot skupno tarčo PAV-617 in PAV-951 v masni spektrometriji (MS) in Western blottingu. Poskusi navzkrižnega povezovanja so pokazali, da je bil KAP1 prisoten v kompleksu, ki ga je tarča PAV-617 v naravnih pogojih, vendar se je izgubil po denaturaciji. Morda je bila distalna komponenta ciljnega multiproteinskega kompleksa PAV-617. Za PAV-951 podatki kažejo, da je lahko del KAP1 neposredno vezan na spojino, kar kaže na prisotnost več kot ene kopije KAP1 na multiproteinski kompleks.

Prejšnje študije so pokazale vpletenost KAP1 v vrsto interakcij in funkcij protein-protein. Imel je na primer ključno vlogo pri transkripcijski aktivaciji HIV in razvoju celic T. Dodatne funkcije KAP1 so vključevale popravilo poškodb deoksiribonukleinske kisline (DNK), transkripcijsko ko-represijo genov in posttranslacijske modifikacije.

Raziskovalci so ugotovili, da PAV-617 in PAV-951 selektivno ciljata na subfrakcije celičnega KAP1. Navzkrižno izčrpavanje, pri katerem je bil pretok smole PAV-617 nanesen na novo smolo PAV-951, je pokazalo, da se mora podfrakcija KAP1, ki veže PAV 617, razlikovati od podfrakcije KAP1, ki veže PAV-951, saj izčrpavanje ene ni povzročilo popolne izčrpanosti druge. Ti rezultati za PAV-617 in PAV-951 so odražali tiste, ki so bili narejeni za PAV-104, strukturno nepovezan modulator s pan-respiratornim protivirusnim delovanjem.

Sklepi

Prvi pregled sklopa kapside CFPSA je identificiral nove tarče, pomembne za viruse in raka. Nadaljnji razvoj razmerja med strukturo in aktivnostjo (SAR) PAV-617 in PAV-951 bi lahko dodatno pomagal ugotoviti, ali so protivirusne in protirakave tarče enake ali ne.

Čeprav so spojine, ki modulirajo sestavljanje, strukturno različne, so pokazale le malo skupnih lastnosti, vključno z usmerjanjem multiproteinskih kompleksov, selektivnostjo za majhen delež skupne količine danega proteina v celici in alosteričnimi mehanizmi delovanja. Poleg tega so pokazali izjemno aktivnost proti široki kategoriji patogenov (npr. panvirusna družina in pan-rak), podobno kot obstoječa zdravila. Poleg tega se zdi, da se te spojine upirajo razvoju odpornosti. Nadaljnje študije bi morale razjasniti, ali odpornost na mutacije velja tudi za protirakavo podskupino sklopnih modulatorjev.

Učinkovita zdravila proti raku so bila razvita na podlagi različnih mehanizmov in molekularno genetskih orodij; Vendar pa nihče ni poskušal zdraviti raka z modulacijo sestavljanja beljakovin. Zaradi tega je delo s PAV-617 in PAV-951 tvegano in koristno. Toksičnost PAV-617 in PAV-951 za živali je bila večja, kot bi bilo idealno za njuno klinično uporabo; Vendar so bila primerljiva z obstoječimi zdravili proti raku. Ker sta PAV-617 in PAV-951 zgodnji spojini, bo nadaljnja optimizacija verjetno povzročila kemične analoge z znatno zmanjšano toksičnostjo in večjo močjo.

*Pomembna OPOMBA:bioRxiv objavlja predhodna znanstvena poročila, ki niso strokovno pregledana in se zato ne bi smela šteti za dokončna, namenjena usmerjanju klinične prakse/vedenja v zvezi z zdravjem ali jih obravnavati kot uveljavljene informacije.

Referenca:

• 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

.