Оптимизация структуры новой опухоли

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 22390 (2022) Цитировать эту статью

862 Доступа

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Селективное устранение опухолей всегда было основой исследований онкологии. Продолжающиеся исследования, лежащие в основе механизмов клеточного апоптоза, показывают, что активация каспаз, особенно ключевой эффекторной каспазы-3, является персонализированной опухолеселективной терапевтической стратегией. В нашем постоянном протоколе исследований новые оптимизированные α-ацилоксикарбоксамиды Passerini использовались в качестве эффективных индукторов апоптоза посредством механизма, зависимого от каспазы-3/7, с высокоселективным противораковым профилем. Принятое обоснование дизайна основывалось на исключении структурных нарушений предыдущих отведений при одновременном объединении различных фармакофорных мотивов природных и синтетических активаторов каспаз посредством оптимизированных условий реакции Пассерини в одном сосуде. Полученные соединения, полученные в результате реакции Пассерини, проверяли на их цитотоксическую активность против колоректальных раковых клеток Caco-2 и печени HepG-2 по сравнению с нормальными фибробластами с использованием МТТ-анализа. Примечательно, что все соединения показали многообещающую субмикромолярную IC50 в низком диапазоне против изученных линий раковых клеток с выдающейся селективностью в отношении опухолей (значения SI до 266). Следовательно, они превосходили 5-фторурацил. Примечательно, что 7a, 7g и 7j обладают наибольшей эффективностью против клеток Caco-2 и HepG-2 и были выбраны для дальнейших механистических исследований. Анализ активации Caspas-3/7 попавших соединений и проточно-цитометрический анализ обработанных апоптотических раковых клеток продемонстрировали их значительный потенциал активации каспаз (до 4,2 раз) и способности к индукции апоптоза (до 58,7%). Дальнейшую оценку экспрессии Bcl2 проводили в качестве физиологического субстрата каспазы-3. При этом три изученных аддукта Пассерини были способны подавлять Bcl2 в обработанных клетках Caco-2. Важно отметить, что результаты механистических исследований трех ударов подтвердили предварительные данные об антипролиферативной активности МТТ, подчеркивая их зависимую от каспазы-3 апоптозную индукцию. Наконец, предсказанные in silico физико-химические и фармакокинетические профили, а также показатели эффективности лигандов были аналогичны лекарственным средствам.

Уклонение от апоптоза, нормального процесса запрограммированной гибели клеток, который поддерживает тканевый гомеостаз1, является отличительной чертой рака2,3. Апоптоз опосредован каскадом внутренних и внешних сигнальных путей, которые в основном сходятся в каспазозависимом протеолизе многочисленных жизненно важных белков, расщеплении ДНК и пузырении мембран4. Каспазы представляют собой характерное семейство цистеиниласпартат-специфичных протеаз, которые способны отщеплять аминокислотный остаток аспартата от их специфических субстратов5,6, вызывая необратимую гибель клеток. Каспазы подразделяются на инициаторные (каспазы-10, -9, -8 и -2) и эффекторные (каспазы-7, -6 и -3) группы7. Каспаза-3 и -7 считаются ключевыми эффекторными каспазами, осуществляющими апоптоз8,9,10. Таким образом, эти результаты направили программы исследования рака на то, чтобы сделать семейство каспаз, особенно эффекторные члены, привлекательными противораковыми мишенями для индукции апоптоза в раковых клетках11. Более того, клеточные уровни прокаспаз, неактивных предшественников эффекторных каспаз, обычно повышены при раке по сравнению с нормальной тканью, что дает идеальную возможность для нацеливания на опухоль для избирательной генерации цитотоксических каспаз при раке посредством использования сверхэкспрессии прокаспаз в качестве оружия. Соответственно, опосредованная каспазой индукция апоптоза считается высокоселективной противораковой стратегией12. Поскольку зрелые каспазы ингибируются с помощью клеточных ингибиторов белков апоптоза (IAP), которые по существу инактивируются вторичным активатором каспаз, происходящим из митохондрий (SMAC/Diablo)7, ранние исследования по поиску лекарств были сосредоточены на SMAC, который запускает каспазозависимый апоптоз13, 14. Однако его прямое клиническое применение было затруднено недостатками его пептидной природы. Тетрапептид SMAC затем рассматривался как основной мотив для создания пептидомиметиков, которые могут функционировать как эндогенный белок. Пионерские исследования представили серию эффективных индукторов апоптоза, разработанных в виде кэпированных трипептидов, чтобы уменьшить их пептидный характер (рис. 1; I и II)16. Эти активные исследования были отражены в нескольких исследованиях по оптимизации новых низкомолекулярных каспазозависимых индукторов апоптоза. Ранние исследования, в которых применялись высокопроизводительные скрининговые анализы на основе каспаз, представили новую серию мощных активаторов каспаз, полученных из никотинамидов III (рис. 1)16. Дальнейшая плодотворная работа привела к появлению различных активаторов каспаз на доклинической стадии17,18. Исследования с оптимизированным дизайном на основе фрагментов выявили непептидные индукторы апоптоза клинической стадии, которые основаны на незаменимом амидном ядре (рис. 1, IV), которое имеет решающее значение для активности и не должно быть изменено или удалено19. В этом направлении наша исследовательская группа использовала многокомпонентный Passerini-3CR в качестве лицевой синтетической стратегии для синтеза библиотек индукторов активаторов каспаз V на основе амидов (рис. 1)20, включающих тематические структурные особенности соединений свинца (рис. 1). Среди оцененных серий хитовые производные проявили глубокую противораковую активность в отношении различных видов рака человека20.