В недавнем исследовании, опубликованном на сервере bioRxiv *, исследователи оценили противораковую терапевтическую эффективность двух структурно неродственных малых молекул, PAV-617 и PAV-951.

Фон

В экспериментах с клеточными культурами PAV-617 и PAV-951 показали ингибирующую активность в отношении вируса оспы обезьян (MPXV) и вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Хавьер и Бутель (2008) обнаружили сходство в том, как вирусы и раковые клетки взаимодействуют со здоровым хозяином; например, оба используют естественный отбор как мощное оружие для преодоления защиты хозяина. Разница в том, что, хотя вирусы развиваются совместно с хозяином или развивают мутацию (мутации) резистентности, рак использует только последнюю в ответ на селективное давление лечения.

Кроме того, исследователи показали, что семь вирусов были непосредственно онкогенными. Примеры включают вирус Эпштейна-Барр (EBV), вирусы гепатита B и C (HBV/HCV) и Т-лимфотропный вирус человека 1 (HTLV-1). O’Shea (2005) предположил, что изучение вирусов может способствовать открытию новых методов лечения рака за счет выявления клеточных мишеней, которые управляют онкогенезом. Позже Мюллер-Шиффманн и соавт. разработали довольно нетрадиционный подход к открытию противовирусных препаратов, в котором они идентифицировали аллостерические сайты хозяина, необходимые для гомеостаза, перепрофилированного вирусной инфекцией. Идентифицированные таким образом хитовые соединения были названы модуляторами сборки. Они также проверили эти соединения-модуляторы против живого вируса в клеточных культурах нескольких вирусных семейств, Retroviridae, Orthomyxoviradae и Poxviridae., назвать несколько.

Об исследовании

Поскольку и вирусы, и рак вызывают нарушение гомеостаза, исследователи в настоящем исследовании намеревались определить, обладают ли ранее идентифицированные модуляторы сборки какой-либо терапевтической активностью против рака, чтобы предложить новый метод разработки терапии рака. Они использовали систему бесклеточного синтеза и сборки белка (CFPSA) для скрининга библиотеки примерно из 150 000 малых молекул, подобных лекарственным средствам, которые блокировали сборку вирусных капсидов, не подавляя синтез белка-хозяина. Кроме того, они установили противораковый скрининг и применили его к ранее идентифицированным соединениям, модулирующим сборку. Они также провели скрининг in vivo и проверочные исследования in vitro .

Результаты исследования

Было обнаружено, что PAV-617 и PAV-951, два противовирусных соединения модулятора сборки, выбранные по их способности останавливать пролиферацию с помощью нового скрининга, являются цитотоксичными для широкого спектра неопластических клеточных линий, представляющих как редкие, так и распространенные виды рака. На ранних этапах оптимизации лекарств эти соединения действовали так же, как коммерческий противораковый препарат гемцитабин, хотя и в 10- и 60-кратно меньших дозах, и ингибировали рост опухоли A549 у мышей с иммунодефицитом.

NOW Foods, жидкий хлорофилл, аромат натуральной мяты, 473 мл (16 жидк. унций)

Аффинная хроматография на лекарственной смоле (DRAC) и эксперименты по фотосшиванию показали, что PAV-617 и PAV-951 взаимодействуют с белками, образующими динамические мультибелковые комплексы. Эти результаты предполагают изучение патогенеза модели заболевания, в котором ранее недооцененные преходящие мультибелковые комплексы играли важную роль в динамике, связывающей клеточную пролиферацию с апоптозом.

Примечательно, что авторы идентифицировали KAP1/TRIM28 как общую мишень как для PAV-617, так и для PAV-951 при масс-спектрометрии (МС) и вестерн-блоттинге. Эксперименты по сшиванию показали, что KAP1 присутствует в комплексе, на который нацелен PAV-617, в нативных условиях, но теряется при денатурации. Возможно, это был дистальный компонент целевого мультибелкового комплекса PAV-617. Для PAV-951 данные указывают на то, что часть KAP1 может быть непосредственно связана с соединением, что предполагает наличие более одной копии KAP1 на мультибелковый комплекс.

Предыдущие исследования показали участие KAP1 во множестве белок-белковых взаимодействий и функций. Например, он играет решающую роль в активации транскрипции ВИЧ и развитии Т-клеток . Другие функции KAP1 включают репарацию повреждений дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), транскрипционную ко-репрессию генов и посттрансляционные модификации.

Исследователи отметили, что субфракции клеточного KAP1 были избирательно нацелены на PAV-617 и PAV-951. Перекрестное истощение, когда поток смолы PAV-617 применялся к новой смоле PAV-951, показал, что PAV-617-связывающая субфракция KAP1 должна быть отличима от PAV-951-связывающей субфракции KAP1, потому что истощение одного не полностью истощало другое. Эти данные о PAV-617 и PAV-951 отражают результаты, полученные для PAV-104, структурно неродственного модулятора сборки с панреспираторной противовирусной активностью.

Выводы

Первоначальный скрининг сборки капсида CFPSA выявил новые мишени, относящиеся к вирусам и раку. Улучшение взаимосвязи структура-активность (SAR) PAV-617 и PAV-951 может дополнительно помочь определить, идентичны ли противовирусные и противораковые мишени.

Хотя соединения, модулирующие сборку, структурно разнообразны, они демонстрируют несколько общих характеристик, включая нацеливание на многобелковые комплексы, селективность в отношении небольшой доли общего количества данного белка, обнаруженного в клетке, и аллостерические механизмы действия. Кроме того, они обладали замечательной активностью против широкой категории патогенов (например, панвирусного семейства и панрака), подобно существующим лекарствам. Кроме того, оказалось, что эти соединения сопротивляются развитию резистентности. Дальнейшие исследования должны определить, сохраняется ли устойчивость к мутациям и для противораковой подгруппы модуляторов сборки.

Были разработаны эффективные лекарства от рака на основе нескольких механизмов и молекулярно-генетических инструментов; однако никто не пытался лечить рак путем модуляции сборки белка. Это делает работу с PAV-617 и PAV-951 рискованной и полезной. Токсичность PAV-617 и PAV-951 для животных была выше, чем было бы идеально для их клинического применения; однако они не уступали существующим лекарствам от рака. Поскольку PAV-617 и PAV-951 являются ранними соединениями, дальнейшая оптимизация, вероятно, приведет к получению химических аналогов с существенно сниженной токсичностью и более высокой эффективностью.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.