新しい腫瘍の構造最適化

Scientific Reports volume 12、記事番号: 22390 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

腫瘍の選択的除去は常に腫瘍学研究の中心となってきました。 細胞のアポトーシス機構の基礎となる進行中の研究により、個別化された腫瘍選択的治療戦略として、カスパーゼの活性化、特に重要なエフェクターであるカスパーゼ-3が明らかになりました。 当社の継続的な研究プロトコルでは、新しく最適化された Passerini α-アシロキシ カルボキサミドを、高度に選択的な抗がんプロファイルを備えたカスパーゼ 3/7 依存機構を介した効率的なアポトーシス誘導剤として利用してきました。 採用された設計理論的根拠は、最適化されたワンポット Passerini 反応条件を介して天然および合成カスパーゼ活性化因子のさまざまな薬理モチーフを融合しながら、以前のリードの構造的警告を排除することに依存していました。 Passerini 反応から得られた調製化合物は、MTT アッセイを利用して、正常な線維芽細胞と比較して、結腸直腸 Caco-2 および肝臓 HepG-2 癌細胞に対する細胞毒性活性についてスクリーニングされました。 注目すべきことに、すべての化合物は、研究対象のがん細胞株に対して有望な低い範囲のマイクロモル未満の IC50 を示し、優れた腫瘍選択性 (最大 266 の SI 値) を示しました。 したがって、それらは 5-フルオロウラシルよりも優れていました。 特に、7a、7g、および 7j は、Caco-2 細胞および HepG-2 細胞に対して最も高い効力を与え、さらなる機構研究のために選択されました。 ヒット化合物のカスパス-3/7 活性化アッセイと、処理されたアポトーシス癌細胞のフローサイトメトリー分析により、その顕著なカスパーゼ活性化能 (最大 4.2 倍) とアポトーシス誘導能力 (最大 58.7%) が実証されました。 Bcl2 発現のさらなる評価を、生理学的カスパーゼ-3 基質として実施しました。 ここで、研究された3つのパッセリーニ付加物は、処理されたCaco-2細胞においてBcl2を下方制御することができた。 重要なことに、3 つのヒットの機構研究の結果は、カスパーゼ 3 依存性のアポトーシス誘導を強調する予備的な MTT 抗増殖効力データを反映していました。 最後に、インシリコで予測された物理化学的および薬物動態学的プロファイル、ならびにリガンド効率の測定基準は薬物に似ていました。

組織の恒常性を維持する正常なプログラムされた細胞死のプロセスであるアポトーシスを回避することは、がんの特徴です 2,3。 アポトーシスは、主に多数の重要なタンパク質のカスパーゼ依存性タンパク質分解、DNA 切断、および膜小疱形成に集中する内因性および外因性シグナル伝達経路のカスケードを介して媒介されます4。 カスパーゼは、特定の基質からアスパラギン酸アミノ酸残基を切断して不可逆的な細胞死を誘導することができる、システイニルアスパラギン酸特異的プロテアーゼの特徴的なファミリーを構成しています。 カスパーゼは、イニシエーター (カスパーゼ-10、-9、-8、-2) グループとエフェクター (カスパーゼ-7、-6、-3) グループに分類されます7。 カスパーゼ-3 および -7 は、アポトーシスを実行する主要なエフェクター カスパーゼと考えられています 8、9、10。 したがって、これらの発見は、がん研究プログラムにおいて、カスパーゼファミリー、特にエフェクターメンバーを、がん細胞におけるアポトーシス誘導を誘導するための魅力的な抗がん標的として設定することを方向づけた11。 さらに、エフェクターカスパーゼの不活性前駆体であるプロカスパーゼの細胞レベルは、通常、正常組織と比較してがんにおいて上昇しており、プロカスパーゼの過剰発現を兵器化することでがんにおいて細胞傷害性カスパーゼを選択的に生成する腫瘍標的化にとって理想的な機会をもたらします。 したがって、カスパーゼ媒介アポトーシス誘導は、腫瘍選択性の高い抗がん戦略であると考えられています12。 成熟カスパーゼは、ミトコンドリア由来の二次カスパーゼ活性化因子（SMAC/Diablo）によって本質的に不活化される細胞性アポトーシスタンパク質（IAP）阻害剤を使用して阻害されるため7、初期の創薬試験はカスパーゼ依存性アポトーシスを引き起こすSMACに焦点を当ててきました13。 14. しかし、その直接の臨床応用は、そのペプチドの性質の欠点によって妨げられました。 次に、SMAC のテトラペプチドが、内因性タンパク質として機能できるペプチド模倣物を設計するための主要なモチーフとして構想されました。 先駆的な研究では、ペプチドの性質を低下させるためにキャップされたトリペプチドとして設計された一連の効率的なアポトーシス誘導剤が導入されました（図 1; I および II）16。 この活発な研究は、新規の小分子カスパーゼ依存性アポトーシス誘導物質を最適化するためのいくつかの試験に反映されました。 ハイスループットスクリーニングカスパーゼベースのアッセイを使用した初期の研究では、ニコチンアミド III に由来する一連の強力なカスパーゼ活性化剤が導入されました (図 1)16。 さらに有益な研究により、さまざまな前臨床段階のカスパーゼ活性化剤が導入されています 17,18。 最適化されたフラグメントベースの設計研究により、活性にとって重要であり、変更または除去すべきではない必須アミドコア (図 1、IV) に基づく非ペプチド性の臨床段階のアポトーシス誘導物質が同定されました 19。 これに沿って、私たちの研究グループは、リード化合物の主題構造的特徴を組み込んだアミドベースのカスパーゼ活性化因子誘導物質 V (図 1)20 のライブラリーを合成するための顔面合成戦略として多成分 Passerini-3CR を利用しました (図 1)。 評価されたシリーズの中で、ヒットした誘導体は、さまざまなヒトのがんに対して強力な抗がん力を発揮しました20。