能杀死所有实体瘤的靶向候选药物—PCNA抑制剂AOH1996。针对转录复制冲突(TRC),内源性DNA双链断裂和基因组不稳定性可能具有重要的抗癌治疗意义。增殖细胞核抗原(PCNA)是一种在所有真核细胞中发现的进化上保守的蛋白质,在DNA合成和DNA修复中起着至关重要的作用。美国顶级癌症治疗和研究机构希望城市(City of Hope)国家医疗中心周二发布公告称,在临床前研究中,该机构科学家开发出了一种在临床前研究中能杀死所有实体恶性肿瘤的靶向化疗药物。
研究论文于8月1日发表于《Cell Chemical Biology》,通过合理的药物设计方法,研究者确定了一种小分子PCNA抑制剂AOH1996,可选择性杀死癌细胞。AOH1996增强了PCNA与RNA聚合酶II最大亚基RPB1之间的相互作用,并将PCNA与活跃转录的染色质区域解离,同时以转录依赖性方式诱导DNA双链断裂。通过RPB1的PCNA结合区中的点突变减弱RPB1与PCNA的相互作用,赋予对AOH1996的抗性。研究论文称:AOH1996可采取口服方式给药且代谢稳定,可作为单一疗法或联合疗法抑制肿瘤生长,但不会引起明显的副作用。
靶向PCNA的PIP-box和APIM结合结构域
研究者先前报道了一种小分子PCNA配体AOH1160,其靶向不同癌症PCNA的L126-Y133区域,并且对癌细胞具有选择性毒性。通过使用Schrödinger suite模拟PCNA与其潜在配体之间的相互作用,研究者设计并合成了大约70个AOH1160类似物,其中所有3个结构域(萘基,甘氨酸连接和二苯醚)都被修饰。甘氨酸连接被不同的天然和非天然氨基酸取代;萘基被其他单环和双环芳族取代。然而,结果显示对这两个部分的修饰并没有提高AOH的效力。随后研究者以不同的方式研究了二苯醚部分的结构-活性关系(SAR):(1)将氯、羟基和甲氧基取代基分别引入二苯醚基团;(2)在末端环上也探索了氮转移方法。通过对构效关系(SAR)的研究,研究者鉴定出了类似物AOH1160-1LE,其溶解度预计会显著增加,而AOH1996是通过在AOH1160末端苯环的间位添加一个甲氧基而得到的;这使AOH1160-1LE比AOH1160代谢更稳定。为了证实AOH1160-1LE和AOH1996与PCNA的结合,接下来进行了热变性分析,其原理是低分子量配体的结合可以增加其靶蛋白的热稳定性。结果显示:AOH1160-1LE的剂量依赖性蛋白质熔解曲线偏移了0.5°C,AOH1996的偏移了1.5°C;表明与PCNA的稳定相互作用。
AOH1160-1LE和更易溶解的AOH1996类似物AOH1996-LE在10%DMSO的水性缓冲液中的浓度均为4 mM,这使得能够利用这些类似物进行共结晶研究。在两种结构的不对称单元中观察到四个PCNA亚基,其中三条链A,B和C属于同源三聚体环结构,第四条链D在仅由D链组成的晶胞(the unit cell)中形成邻近环的一部分。晶胞内进行的包装还将PCNA环的每个单体亚基置于另一个环的亚基上;这两个堆叠的亚基通过它们的PIP-box结合口袋和相反方向的IDCLs相互作用。在电子密度OMIT图中清楚地观察到三个AOH1160-1LE分子,它们结合在每个PCNA环亚基的PIP-box腔中并与之相邻,并且这些化合物与堆叠的PCNA亚基的PIP-box结合口袋具有进一步的相互作用。
AOH1996优异的治疗性能
基于AOH1996靶标(caPCNA)在癌细胞中的广泛表达,研究者在70多种细胞系和几种正常对照细胞中测试了该化合物。结果显示AOH1996选择性杀死癌细胞。AOH1996诱导了细胞周期的实质性变化,表明癌细胞中G2/M期和/或S期停滞,但非恶性干细胞没有,表明该类似物选择性诱导癌细胞中的复制应激。此外,AOH1996诱导细胞凋亡,通过流式细胞术和TUNEL检测癌细胞的阳性结果表明,AOH1996诱导了sub-G1细胞的凋亡。与其对非恶性细胞缺乏毒性一致,AOH1996不会显著改变非恶性神经嵴干细胞(7SM0032)的细胞周期特征,也不会诱导7SM0032细胞凋亡。AOH1996增加了癌细胞对基因毒性试剂(包括顺铂(cisplatin))的敏感性,顺铂主要在开放的染色质区域引起Pt-GG加合物(62-75%)的形成。AOH1996和拓扑异构酶I抑制剂拓扑替康(topotecan)之间也观察到类似的协同作用,拓扑替康可防止拓扑异构酶I重新连接断裂的DNA链,从而在DNA复制过程中导致双链DNA断裂(DSB)。
合成和筛选AOH1160类似物的一个原因是鉴定具有相似治疗活性但比AOH1160代谢更稳定的候选药物。AOH1996末端苯环间位上的甲氧基增加了化合物的半衰期,这可能是由于保护苯环不被CYP酶羟基化所致。在使用FDA批准的赋形剂进行的口服药代动力学(PK)研究中,将ES1e小鼠以相同剂量40 mg/kg处理后,药物半衰期从AOH1160的3.4小时增加到AOH1996的4.33小时。半衰期的改善伴随着峰值浓度(Cmax)增加约40%,曲线下面积(AUC)增加近4%。在实验对象为犬的研究中观察到AOH1996的新的PK参数,如图4B所示。这些研究表明,AOH1996在与临床应用兼容的制剂中可口服给动物(几乎90%被吸收到循环系统中)。如有需要,请咨询康必行海外医疗医学顾问:4006-130-650或扫码添加下方微信,我们将竭诚为您服务!
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