새로운 종양의 구조 최적화

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 22390(2022) 이 기사 인용

840 액세스

3 알트메트릭

측정항목 세부정보

종양의 선택적 제거는 항상 종양학 연구의 중심이었습니다. 세포 사멸 메커니즘의 근간을 이루는 진행 중인 연구에서는 맞춤형 종양 선택적 치료 전략으로서 카스파제 활성화, 특히 주요 효과기인 카스파제-3가 밝혀졌습니다. 우리의 지속적인 연구 프로토콜은 고도로 선택적인 항암 프로필을 갖춘 카스파제-3/7 의존 메커니즘을 통해 효율적인 세포사멸 유도제로 최적화된 새로운 Passerini α-acyloxy carboxamides를 활용했습니다. 채택된 설계 근거는 이전 리드의 구조적 경고를 제외하는 동시에 최적화된 원팟 Passerini 반응 조건을 통해 천연 및 합성 카스파제 활성제의 다양한 약리 모티프를 병합하는 데 의존했습니다. Passerini 반응을 통해 제조된 화합물의 대장암 Caco-2 및 간 HepG-2 암세포에 대한 세포독성 활성을 MTT 분석을 이용하여 정상 섬유아세포와 비교하여 스크리닝하였다. 특히, 모든 화합물은 연구된 암 세포주에 대해 뛰어난 종양 선택성(SI 값 최대 266)과 함께 유망한 낮은 범위의 서브마이크로몰 IC50을 나타냈습니다. 따라서 이는 5-플루오로우라실보다 우수했습니다. 특히 7a, 7g 및 7j는 Caco-2 및 HepG-2 세포에 대해 가장 높은 효능을 부여했으며 추가 기계적 연구를 위해 선택되었습니다. 히트 화합물의 Caspas-3/7 활성화 분석과 처리된 세포사멸 암세포의 유세포 분석을 통해 상당한 카스파제 활성화 잠재력(최대 4.2배)과 세포사멸 유도 용량(최대 58.7%)이 입증되었습니다. 생리학적 카스파제-3 기질을 사용하여 Bcl2 발현에 대한 추가 평가를 수행했습니다. 여기서, 연구된 3개의 Passerini 부가물은 처리된 Caco-2 세포에서 Bcl2를 하향조절할 수 있었습니다. 중요한 것은 세 가지 히트의 기계적 연구 결과가 카스파제-3 의존성 세포사멸 유도를 강조하는 예비 MTT 항증식 효능 데이터를 반영했다는 것입니다. 마지막으로, 인실리코 예측 물리화학적 및 약동학적 프로파일뿐만 아니라 리간드 효율 측정법도 약물과 유사했습니다.

조직 항상성을 유지하는 정상적인 프로그램된 세포 사멸 과정인 세포사멸을 피하는 것은 암의 특징입니다2,3. 세포사멸은 수많은 필수 단백질, DNA 절단 및 막 수포4의 카스파제 의존성 단백질 분해에 주로 수렴하는 일련의 내재적 및 외인성 신호 전달 경로를 통해 매개됩니다. 카스파제는 돌이킬 수 없는 세포 사멸을 유도하는 특정 기질5,6에서 아스파르테이트 아미노산 잔기를 절단할 수 있는 시스테이닐-아스파르트산 특이적 프로테아제의 특징적인 계열로 구성됩니다. 카스파제는 개시제(카스파제-10, -9, -8 및 -2) 그룹과 효과기(카스파제-7, -6 및 -3) 그룹으로 분류됩니다7. Caspase-3 및 -7은 세포사멸을 실행하는 주요 효과기 카스파제로 간주됩니다8,9,10. 따라서 이러한 발견은 암 연구 프로그램이 카스파제 계열, 특히 이펙터 구성원을 암세포에서 세포사멸 유도를 유도하기 위한 매력적인 항암 표적으로 설정하도록 지시했습니다. 더욱이, 이펙터 카스파제의 비활성 전구체인 프로카스파제의 세포 수준은 일반적으로 정상 조직에 비해 암에서 증가하며, 프로카스파제 과발현을 무기화하여 암에서 세포독성 카스파제를 선택적으로 생성하는 종양 표적화에 이상적인 기회를 제공합니다. 따라서, 카스파제 매개 세포사멸 유도는 고도의 종양 선택적 항암 전략으로 간주됩니다. 성숙한 카스파제는 카스파제의 2차 미토콘드리아 유래 활성인자(SMAC/Diablo)에 의해 본질적으로 비활성화되는 세포 사멸 단백질(IAP)의 세포 억제제를 사용하여 억제되기 때문에 초기 약물 발견 시험은 카스파제 의존성 세포사멸을 유발하는 SMAC에 초점을 맞춰 왔습니다. 14. 그러나 이의 직접적인 임상 적용은 펩타이드 특성의 단점으로 인해 방해를 받았습니다. 그런 다음 SMAC의 테트라펩타이드가 내인성 단백질로 기능할 수 있는 펩타이드 모방체를 설계하기 위한 주요 모티프로 구상되었습니다. 개척자 연구에서는 펩타이드 특성을 줄이기 위해 캡핑된 트리펩타이드로 설계된 일련의 효율적인 세포사멸 유도제를 도입했습니다(그림 1, I 및 II). 이 활발한 연구는 새로운 소분자 카스파제 의존성 세포사멸 유도제를 최적화하기 위한 여러 실험에 의해 반영되었습니다. 높은 처리량 스크리닝 카스파제 기반 분석을 사용하는 초기 연구에서는 니코틴아미드 III에서 파생된 새로운 일련의 강력한 카스파제 활성제를 소개했습니다(그림 1)16. 다양한 전임상 단계 카스파제 활성제에 대한 추가 유익한 연구가 도입되었습니다. 최적화된 단편 기반 설계 연구에서는 활성에 중요하며 변경하거나 제거해서는 안 되는 필수 아미드 코어(그림 1, IV)를 기반으로 하는 비펩티드 임상 단계 세포사멸 유도인자를 식별했습니다19. 이 라인을 따라 우리 연구 그룹은 납 화합물의 주제별 구조적 특징을 통합하는 아미드 기반 카스파제 활성화제 유도제 V(그림 1)20의 라이브러리를 합성하기 위한 안면 합성 전략으로 다성분 Passerini-3CR을 활용했습니다(그림 1). 평가된 시리즈 중 히트 파생물은 다양한 인간 암에 대해 심오한 항암 효능을 발휘했습니다.