Αφηρημένο

Για θεραπεία αντικαρκινικό φάρμακο, είναι κρίσιμο να σκοτώσουν τα κύτταρα με την υψηλότερη ογκογόνο δυναμικό, ακόμη και όταν αποτελούνται από ένα σχετικά μικρό κλάσμα των συνολικό πληθυσμό καρκινικών κυττάρων. Έχουμε χρησιμοποιήσει την καθιερωμένη 60 κύτταρο δοκιμασία αναστολής ανάπτυξης γραμμή NCI /DTP ως πλατφόρμα για την εξερεύνηση της σχέσης μεταξύ χημικής δομής και της αναστολής της ανάπτυξης τόσο ογκογόνα και μη ογκογόνων καρκινικών κυτταρικών γραμμών. Χρησιμοποιώντας πειραματικές μετρήσεις της «ρυθμός απορρόφησης» στην έκτοπη εμφυτεύματα ως υποκατάστατο για ογκογόνο δυναμικό, εντοπίσαμε οκτώ χημικών παραγόντων που φαίνεται να έντονα και επιλεκτικά αναστέλλουν την ανάπτυξη των πλέον ογκογόνων κυτταρικών γραμμών. Βιοχημικές σχέσεις δεδομένα δοκιμασίας και δομής-δραστικότητας δείχνουν ότι αυτές οι ενώσεις δρουν με αναστολή του πολυμερισμού της τουμπουλίνης. Ωστόσο, η δράση τους ενάντια ογκογόνες κυτταρικές σειρές είναι πιο επιλεκτική από εκείνο των άλλων αναστολέων μικροσωληνίσκων σε κλινική χρήση. Βιοχημικές διαφορές στις υπομονάδες τουμπουλίνης που απαρτίζουν μικροσωληνίσκους, ή οι διαφορές στη λειτουργία των μικροσωληνίσκων σε μιτωτικά συναρμολόγηση ατράκτου ή κυτταρική διαίρεση μπορεί να σχετίζεται με την εκλεκτικότητα των ενώσεων αυτών

Παράθεση:. Abdullah NM, ROSANIA GR, Shedden K (2009) επιλεκτική στόχευση του καρκίνου Ογκογονικά Γραμμές κυττάρων από αναστολείς μικροσωληνίσκων. PLoS ONE 4 (2): e4470. doi: 10.1371 /journal.pone.0004470

Επιμέλεια: Winston Απόκρυψη, Πανεπιστήμιο του Western Cape, Νότια Αφρική

Ελήφθη: 8 Αυγ, 2008? Αποδεκτές: 28 Νοεμ 2008? Δημοσιεύθηκε: 13 Φεβρουαρίου 2009

Copyright: © 2009 Αμπντουλάχ κ.ά.. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Ηνωμένες Πολιτείες Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας χορηγεί P20HG003890. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Η επιθετικότητα των διαφόρων ειδών καρκινικών κυττάρων που προέρχονται από ανθρώπινα ασθενείς μπορεί να αξιολογηθεί από την άποψη της ογκογόνο δυναμικό τους σε μοντέλα ξενομοσχεύματος ποντικού. Για παράδειγμα, ογκογόνο δυναμικό σε ξενομοσχεύματα ποντικών έχει πρόσφατα χρησιμοποιηθεί για να καθορίσει τα καρκινικά «βλαστοκυττάρων», η οποία προφανώς αντιστοιχεί στην υποπληθυσμό των κακοηθών κυττάρων που οδηγούν το σχηματισμό και την ανάπτυξη του όγκου [1]. Συνεπώς, έχει υποτεθεί ότι ορισμένοι καρκίνοι αποτελούνται από ένα ετερογενή συλλογή κυττάρων, μόνο μια μειοψηφία των οποίων είναι ικανά να σχηματίζουν νέων όγκων [2]. Αυτά τα κύτταρα μπορούν να εμπλουτισθούν από ετερογενείς πληθυσμούς κυττάρων του όγκου επί τη βάσει της έκφρασης τους δεικτών κυτταρικής επιφάνειας. Σε όγκους του μαστού, για παράδειγμα, κύτταρα συν-εκφράζουν υψηλά επίπεδα CD44 και επιθηλιακών ειδικό αντιγόνο (ESA) και τα χαμηλά επίπεδα CD24 είναι τα καρκινικά κύτταρα για την έναρξη [2]. Ομοίως, σε κόλον και του καρκίνου του εγκεφάλου, υποπληθυσμών των κυττάρων που εκφράζουν υψηλά επίπεδα CD133 (PROML1) να κινήσει τους όγκους [3], [4]. Το πιο σημαντικό, κατά την μεταμόσχευση σε ανοσοκατεσταλμένους ποντικούς, ογκογενή κύτταρα μπορεί να ανασυστήσει πλήρως έναν όγκο με ετερογένεια θυμίζει τον αρχικό όγκο [2] – [4]. Παρά το γεγονός ότι η έννοια του καρκίνου »βλαστικών κυττάρων» εξακολουθεί να είναι αμφιλεγόμενη, από θεραπευτική άποψη, αντικαρκινικών παραγόντων που στρέφονται κατά ογκογόνων καρκινικών κυττάρων μπορεί να είναι το πιο αποτελεσματικό στην εξάλειψη των όγκων.

Η ανακάλυψη φαρμάκων και στον τομέα της ανάπτυξης του National Cancer Institute (NCI), η Αναπτυξιακή Therapeutics Program (DTP), έχει χρησιμοποιηθεί μια ομάδα 60 ανθρώπινου όγκου που προέρχονται από κυτταρικές γραμμές για τη διαλογή της χημειοθεραπευτικό δυναμικό περισσότερων από 75.000 ενώσεων [5], [6]. Αυτή η ομάδα των 60 κυτταρικών γραμμών είναι κοινώς γνωστό ως «κυτταρικές γραμμές NCI60.» Οι κυτταρικές γραμμές αντιπροσωπεύουν διάφορες λευχαιμίες, μελανώματα και καρκίνους του πνεύμονα, του παχέος εντέρου, του εγκεφάλου, των ωοθηκών, του μαστού, του προστάτη και του νεφρού [5]. Εκτός από την χρήση τους σε διαλογή φαρμάκων, το ογκογόνο δυναμικό αυτών των κυτταρικών γραμμών έχει μετρηθεί με xenotransplanting αυτά τα κύτταρα σε ανοσοκατεσταλμένα ποντίκια και αξιολόγηση της ικανότητας τους να σχηματίζουν νέους όγκους [6]. Διαφορετικές κυτταρικές σειρές στον πίνακα NCI60 εμφανίζει μια σειρά από ογκογονικά δυναμικών κατά την μεταμόσχευση σε ανοσοκατεσταλμένα ποντίκια. Το ογκογόνο δυναμικό έχει καταγραφεί ως κάθε κυτταρική σειρά του «take-ρυθμό.»

Ως υπόθεση, οι διαφορές στην ογκογόνο δυναμικό μεταξύ των κυτταρικών σειρών καρκίνου του NCI μπορεί να αντανακλούν μεταβολές στην πολλαπλασιαστική δραστηριότητα και τα χαρακτηριστικά του όγκου-έναρξη της πραγματικής καρκινικά κύτταρα, όπως αυτοί ορίζονται στους όγκους των ασθενών με καρκίνο. Έτσι, κυτταρικές σειρές NCI60 επιδεικνύοντας υψηλό ποσοστό απορρόφησης μπορεί να είναι πιο αντιπροσωπευτικά των ογκογενή καρκινικά κύτταρα που βρέθηκαν

in situ

. Εδώ, έχουμε εντοπίσει ενώσεις από τη βάση δεδομένων DTP που είναι πιο δραστική έναντι κυτταρικών σειρών με το υψηλότερο ποσοστό απορρόφησης, και να προχωρήσει σε δημιουργία ενός υποτιθέμενου μηχανισμού δράσης για αυτές τις ενώσεις εκτελώντας μελέτες σχέσης δομής-δραστικότητας, και η σύγκρισή τους με το πρότυπο αντικαρκινικών παραγόντων των οποίων μηχανισμός δράσης είναι γνωστή. Επιπλέον, οι διαφορές στο ογκογόνο δυναμικό και την ανταπόκριση σε αυτούς τους παράγοντες φαίνεται να σχετίζεται με τις διαφορές στην έκφραση των γονιδίων μεταξύ των κυτταρικών σειρών NCI60 με υψηλή και χαμηλή ογκογόνο δυναμικό, καθώς και σε δείκτες γονιδιακή έκφραση του ογκογόνων καρκινικών κυττάρων.

Αποτελέσματα

Αναγνώριση επιλεκτικά κυτταροτοξικών ενώσεων

ανασταλτική δράση ανάπτυξης στη συλλογή DTP χημικών παραγόντων όπως αντιπροσωπεύεται από -logGI50 μπορεί να συγκριθεί με τις τέσσερις κατηγορίες του take-ρυθμού χρησιμοποιώντας συντελεστές συσχέτισης Pearson. Χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση, εννέα ενώσεις που έχουν συντελεστή συσχέτισης μεγαλύτερο από 0,5 σε μέγεθος ταυτοποιήθηκαν από 34,909 ενώσεις που δοκιμάστηκαν (Σχήμα 1). Όλες οι εννέα συντελεστές συσχέτισης ήταν θετικά, υποδεικνύοντας ότι αυτοί οι παράγοντες ήταν περισσότερο δραστικές στην αναστολή της κυτταρικής ανάπτυξης στις πιο ογκογόνα κυτταρικές σειρές (Σχήμα 2). Επειδή ο αναμενόμενος αριθμός των ενώσεων από 34.909 με συντελεστή συσχέτισης που υπερβαίνει τα 0,5 σε μέγεθος κατά τύχη είναι 0,7 με 95

ο εκατοστημόριο των δύο ενώσεων, είναι πολύ απίθανο ότι δύο ή περισσότερες από αυτές τις εννέα ενώσεις είναι ψευδώς θετικά.

η

Καμία από τις τυποποιημένες αντικαρκινικών παραγόντων στη βάση δεδομένων DTP ξεπερνούν αυτά τα εννέα ενώσεις από την άποψη της εκλεκτική κυτταροτοξική δραστικότητα έναντι των πλέον ογκογόνων κυτταρικών γραμμών. Η μεγαλύτερη συντελεστής συσχέτισης που παρατηρούνται μεταξύ των συνήθων αντικαρκινικών παραγόντων είναι 0,47 για βινμπλαστίνη, το οποίο είναι ένα αντιμιτωτικό παράγοντα. Στην πραγματικότητα, αντιμιτωτικά παράγοντες είναι το μόνο μηχανιστική τάξη δείχνει συνεπής μη αμελητέα θετική συσχέτιση με take-ρυθμό. Παρά τις θετικές τους συντελεστές συσχέτισης, κανένα από τα αντιμιτωτικά πρότυπο αντικαρκινικούς παράγοντες δείχνουν συντελεστής συσχέτισης μεγαλύτερο από 0,5, υποδεικνύοντας ότι οι εννέα ενώσεις που ταυτοποιούνται στην ανάλυση συσχέτισης μας μπορεί να είναι μοναδικά επιλεκτική κατά των πιο ογκογόνων κυτταρικών γραμμών. Αρκετές από αυτές τις εννέα ενώσεις εμφανίζουν ένα ευρύ παράθυρο εκλεκτικότητα με διαφορά στην -logGI50 μεταξύ ογκογόνα και μη ογκογόνων κυτταρικών σειρών δύο ή περισσοτέρων. Ενώσεις 384634, 385177, 5468780, 361500 και 379512 είναι συγκρίσιμα με όλες τις βασικές αντιμιτωτικά μέσα σε ό, τι αφορά την κυτταροτοξικότητα τους? Ωστόσο, το παράθυρο εκλεκτικότητα τους είναι πολύ ευρύτερο (Σχήμα 3)

Η

Αναστολή πολυμερισμού τουμπουλίνης ως πιθανός μηχανισμός δράσης

Οι ενώσεις που προσδιορίζονται σημείο σε μια μεγάλη κατηγορία σχέσης δομής-δραστικότητας.: τέσσερις από τις ενώσεις που ταυτοποιούνται μερίδιο μια δομή ναφθυριδιν πυρήνα (βλέπε Εικόνα 1). Τρεις από αυτές τις ενώσεις (385177, 5468780, 5468781) είναι δομικά συγγενείς, μέσω της παρουσίας μιας ομάδας naphthelene στη θέση R

2. Αυτές οι δομές διαφέρουν μεταξύ τους με βάση μόνο την τοποθέτηση ενός ή δύο μεθυλ ομάδα επί του δακτυλίου Α: Ενώσεις 385,177 και 5,468,780 περιέχουν μία ομάδα μεθυλίου στις θέσεις R

5 και R

2, αντίστοιχα, ενώ η ένωση 5468781 περιέχει δύο ομάδες μεθυλίου στις θέσεις R

5 και R

2. Η άλλη ένωση (384634) διαφέρει από τις τρεις προαναφερθείσες ενώσεις, επειδή η ομάδα 3′-μεθοξυ δακτύλιος βενζολίου υποκατεστημένος υποκαθιστά την ομάδα ναφθαλίνη στη θέση R

2. Αυτή η ένωση περιέχει επίσης μία ομάδα μεθυλίου στη θέση R

5 επί του δακτυλίου Α Η παρουσία της δομής του πυρήνα κοινό σε όλες τις ενώσεις σε αυτή την ομάδα δείχνει ότι μπορεί να παίζει ένα ρόλο στην ακρογωνιαίος λίθος του μηχανισμού δράσης για αυτό το κοόρτη των ενώσεων .

για να εντοπίσει ένα πιθανό μηχανισμό δράσης, οι εννέα ενώσεις συγκεντρωμένα μαζί με τα 168 πρότυπο αντικαρκινικών παραγόντων χρησιμοποιώντας τα 881 βασικά δακτυλικά αποτυπώματα CACTVS. Κοπή το δενδρόγραμμα σε ένα συντελεστή Tanimoto 0,7, πέντε από τις εννέα ενώσεις είναι συγκεντρωμένα με εννέα πρότυπο αντικαρκινικούς παράγοντες συμπεριλαμβανομένων διαφόρων antitubulin παράγοντες όπως η βινβλαστίνη και η βινκριστίνη. Μεταγενέστερη ανάλυση της επιστημονικής βιβλιογραφίας αποκάλυψε ότι πολλές από τις ενώσεις μας πράγματι αναστέλλουν τον πολυμερισμό της τουμπουλίνης

in vitro

. Η ένωση 384634 έχει συντεθεί και έχει δείξει να αποδείξει antitublin δραστικότητα σε έναν προσδιορισμό πολυμερισμού της τουμπουλίνης [11]. Ομοίως, ισοστερή της ένωσης 385177, 5468780 και 5468781 αναστέλλουν ισχυρά πολυμερισμού τουμπουλίνης [12]. Είναι πολύ πιθανό ότι ένωση 379.512 είναι ένας παράγων antitubulin επίσης, επειδή ένας αριθμός ενώσεων που περιέχουν τη δομή δακτυλίου 2-φαινυλ-κινολόνη έχουν συντεθεί και εμφανίζουν πολυμερισμού τουμπουλίνης [13] – [17]. Η ένωση 5388755 είναι σχεδόν συντακτικώς ταυτόσημες με κομπρεταστατίνη Α-4, το οποίο είναι ένας πολύ ισχυρός παράγων antitubulin [18].

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ανάλυση [19] διεξήχθη για τον περαιτέρω χαρακτηρισμό του μηχανισμού δράσης των ενώσεων. Συγκρίνετε, ένας συντελεστής συσχέτισης 0,6 θεωρείται γενικά για να δείξει αποδείξεις για παρόμοιους μηχανισμούς δράσης μεταξύ των δοκιμάστηκαν και οι ουσίες αναφοράς. Όσο υψηλότερη είναι η συντελεστής συσχέτισης, τόσο πιο πιθανό είναι ότι οι ενώσεις μοιράζονται το ίδιο ενδοκυτταρικό στόχο [9]. Ο συντελεστής συσχέτισης των ΣΥΓΚΡΙΣΗ υπολογισμών για τα οκτώ πιο ισχυρές ενώσεις και τα αντιμιτωτικά πρότυπο αντικαρκινικούς παράγοντες αποκαλύπτει μερικές ενώσεις παρουσιάζουν υψηλές συσχετίσεις με αναστολείς μικροσωληνίσκων κολχικίνη, μεϋτανσίνη, βινβλαστίνη και βινκριστίνη (Πίνακας 1). Καμία από αυτές τις ενώσεις εμφανίζουν ομοιότητα με οποιαδήποτε από τις ουσίες από άλλες μηχανιστικές κατηγορίες, όπως οι αναστολείς της τοποϊσομεράσης, αλκυλιωτικούς παράγοντες και DNA /RNA αντιμεταβολίτες (τα δεδομένα δεν παρουσιάζονται). Καμία από τις ενώσεις εμφανίζουν ισχυρή συσχέτιση με ταξόλη, η οποία είναι μια αντιμιτωτικό παράγοντα που δρα με τη σταθεροποίηση των μικροσωληνίσκων.

Η

δραστηριότητας Antitubulin παραλληλίζει επιλεκτική κυτταροτοξικότητα

Για να προσδιορίσει το ρόλο του antitubulin δραστηριότητας στη δημιουργία εκλεκτική κυτταροτοξικότητα, εντοπίσαμε δώδεκα επιπλέον DTP ενώσεις (Σχήμα 4) που σχετίζεται δομικά με κάποιες από τις εννέα ενώσεις που προσδιορίζονται στην ανάλυση συσχέτισης μας, αλλά την εν λόγω δραστηριότητα έλλειψη antitubulin [11] – [15]. Αν antitubulin δραστηριότητα προσδίδει επιλεκτική κυτταροτοξικότητα, οι ενώσεις αυτές χωρίς καμία δραστηριότητα antitubulin θα πρέπει να επιδείξουν καμία επιλεκτική κυτταροτοξικότητα. Το διάγραμμα διασποράς συγκρίνοντας τη σχέση μεταξύ κυτταροτοξικότητας και λαμβάνουν συντελεστή για αυτά τα δώδεκα ενώσεις υποδεικνύει ότι καμία από αυτές τις ενώσεις εμφανίζουν εκλεκτική κυτταροτοξικότητα (Εικόνα 5), και είναι σε μεγάλο βαθμό ανενεργά στην δοκιμασία αναστολής της κυτταρικής ανάπτυξης.

Η

η γονιδιακή έκφραση ανάλυση

Μια σειρά από προηγούμενες έρευνες έχουν εντοπίσει CD44, CD24 και CD133 (PROML1) ως δείκτες για ογκογόνο δυναμικό ή βλαστικών κυττάρων που μοιάζουν με τα χαρακτηριστικά, με CD44 και CD133 είναι σχετικά υψηλή εκφράζονται σε ογκογόνα γραμμές, και CD24 που εκφράζεται σε χαμηλά επίπεδα. Έτσι, ψάξαμε για ειδικά γονίδια των οποίων η έκφραση μπορεί να σχετίζεται με την επιλεκτική κυτταροτοξική δράση των ενώσεων που προσδιορίζονται. Για το σκοπό αυτό, η μεταγραφική δεδομένων προφίλ ήταν εξορύσσεται για τα γονίδια των οποίων η έκφραση σε όλη την κυτταρικές γραμμές συσχετίζεται με ογκογόνο δυναμικό. Σε αυτό το σύνολο δεδομένων, βρήκαμε ότι ο ρυθμός απορρόφησης είναι ανεξάρτητος από PROML1, CD44, και ο δείκτης καταγραφής CD44-CD24 στις κυτταρικές γραμμές NCI60. Αναλύσαμε επίσης την έκφραση των είκοσι ή τόσο διαφορετικών ισοτόπων τουμπουλίνης (άλφα, βήτα και γάμμα) και δεν βρήκε κανένα συσχετισμό με ποσοστό απορρόφησης.

Αν και τα γονίδια σήμανσης υποψήφιος ογκογενετικότητας PROML1, CD44 και CD44-CD24 δεν συσχετίστηκαν με απορρόφηση ρυθμό, είχαμε εντοπίσει γονίδια που εκφράζονται σε σημαντικά υψηλότερα επίπεδα στις περισσότερες ογκογόνο κυτταρικές σειρές. Στην πλατφόρμα συστοιχία U95A, ένας παράγοντας μεταγραφής (DBP), μια ιντεγκρίνη (ITGA6, δύο σετ καθετήρα), και μία σκελετική πρωτεΐνη μεμβράνης (ADD3, δύο σετ καθετήρα) ακολουθούμενο αυτό το μοτίβο της έκφρασης. Έξι ονομάζονται γονίδια και δύο απροσδιόριστος γονίδια που εκφράζονται σε σημαντικά υψηλότερα επίπεδα στο λιγότερο ογκογόνο σε σύγκριση με τις περισσότερες ογκογόνες κυτταρικές σειρές στην πλατφόρμα συστοιχία U95A: PTGIS, JAK1, MGC5560, XPC, NRG1, και SULF1. Στην πλατφόρμα U133A /Β TMEM18, ACACB και GMCL1 συσχετίστηκαν θετικά με ογκογόνο δυναμικό, μαζί με δύο unnanotated probesets (229930_at και 230312_at). Δεν αρνητικούς συνειρμούς που πληρούν τα κριτήρια επιλογής μας εντοπίστηκαν στην πλατφόρμα σειρά U133A /B. Η λειτουργική σημασία των υποθετικών γονιδίων σήμανσης βλαστικών κυττάρων σε σχέση με ογκογενετικότητας ή αυξημένη ευαισθησία σε αναστολείς μικροσωληνίσκων δεν είναι σαφής.

Συζήτηση

Με την εξόρυξη δεδομένων το αρχείο DTP, είμαστε σε θέση να ταυτοποιήσουν ενώσεις που είναι κατά προτίμηση τοξικά έναντι του πιο ογκογόνο των κυτταρικών γραμμών NCI60, με βάση την απορρόφηση των κυτταρικών γραμμών σε ένα μοντέλο ξενομοσχεύματος ποντικού. Διαπιστώσαμε επίσης ότι η δραστικότητα αυτών των ενώσεων δεν συσχετίστηκε με την έκφραση δεικτών των βλαστικών κυττάρων κυτταρικής επιφάνειας που αναφέρονται στη βιβλιογραφία. Παρ ‘όλα αυτά, ογκογόνο δυναμικό είναι η πιο σημαντική λειτουργική σχέση μεταξύ των πιο επιθετικές καρκινικά κύτταρα και

in vitro

μοντέλο για τη διαλογή φαρμάκων. Ως εκ τούτου, οι αντικαρκινικοί παράγοντες ταυτοποιείται με βάση την δραστικότητά τους κατά των πιο ογκογόνων κυτταρικές σειρές μπορούν να θεωρηθούν ως υποψήφια αντικαρκινικοί παράγοντες που στρέφονται ειδικά εναντίον υποπληθυσμών των καρκινικών κυττάρων που οδηγούν την ανάπτυξη των όγκων.

Ένας από αυτούς τους παράγοντες ( 384634) έχει βρεθεί ότι αναστέλλει τον πολυμερισμό των μικροσωληνίσκων. Ομοίως, ισοστερή των τριών από τους αντιπροσώπους μας (385177, 5468780, 5468781) έχουν επίσης αποδειχθεί ότι αναστέλλει τον πολυμερισμό των μικροσωληνίσκων, προτείνοντας ένα ενιαίο μηχανισμό δράσης. Είναι ενδιαφέρον ότι, η Ενωση 5388755 σχετίζεται δομικά με τον ισχυρό παράγοντα antitubulin κομπρεταστατίνη Α-4. Είναι επίσης πιθανό ότι η ένωση 379.512 δρα αναστέλλοντας πολυμερισμό τουβουλίνης επειδή πολλές διαφορετικές παράγοντες που περιέχουν τη δομή του δακτυλίου κινολόνης έχουν αποδείξει antitubulin δραστηριότητα. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ανάλυση επιβεβαιώνει τις ομοιότητες μεταξύ των αντικαρκινικών παραγόντων που προσδιορίζονται εδώ και διαφόρων αναστολέων μικροσωληνίσκων. Με την εξαίρεση της ένωσης 319 428, το σύνολο των ενώσεων μας δείχνουν ισχυρή ομοιότητα με κολχικίνη, μεϋτανσίνη, βινβλαστίνη και βινκριστίνη. Καμία από τις ενώσεις μας παρουσιάζουν σημαντική σχέση προς την ταξόλη, η οποία δρα σταθεροποιώντας τους μικροσωληνίσκους.

Από την ανάλυσή μας, antitubulin δραστηριότητα είναι πιθανό να είναι υπεύθυνη για την επιλεκτική κυτταροτοξικότητα έναντι ογκογονικών κυτταρικών σειρών. Ένας επιλεγμένος αριθμός δομικά συγγενών ενώσεων χωρίς καμία δραστηριότητα antitubulin αναλύθηκαν για το μοτίβο τους κυτταροτοξικότητα έναντι κυτταρικών σειρών NCI60. Καμία από αυτές τις ενώσεις κατέδειξαν εκλεκτική κυτταροτοξικότητα. Στην πραγματικότητα, οι περισσότερες από αυτές τις ενώσεις ήταν αδρανείς. Μαζί με antitubulin δραστηριότητα τους, η επιλεκτικότητα των ενώσεων μας προς άκρως ογκογονική κυτταρικές σειρές υποδηλώνει ότι μικροσωληνίσκους των ογκογόνων και μη ογκογόνων κυτταρικών γραμμών μπορεί να διαφέρει. Είναι ενδιαφέρον, δεν παρατηρήθηκε καμία διαφορά στο επίπεδο έκφρασης του γονιδίου τουμπουλίνης μεταξύ υψηλά ογκογόνα και μη ογκογόνων κυτταρικών γραμμών. Είναι εύλογο ότι παρατηρούμενη εκλεκτική κυτταροτοξικότητα δεν οφείλεται σε διαφορά στην έκφραση γονιδίου τουμπουλίνης αλλά μάλλον λόγω των διαφορών σε μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις (PTMs) [20]. Πρόσφατα, διάφορα πειραματικά αποτελέσματα υποστήριξαν την ιδέα ότι τουμπουλίνης PTMs οδηγήσει στη λειτουργική ποικιλομορφία των μικροσωληνίσκων. Πολλές τουμπουλίνης PTMs έχουν ταυτοποιηθεί, συμπεριλαμβανομένων detrysosination, glutamylation, glycylation, φωσφορυλίωση ακετυλίωση και παλμιτοϋλίωσης [20] – [22]. Οι διαφορές στην έκφραση ισότυπο τουμπουλίνης και PTMs έχουν συσχετισθεί με τη διαφοροποίηση των κυττάρων και αναπτυξιακές μεταβάσεις [23] – [25]. Επειδή μικροσωληνίσκων είναι το κλειδί για μιτωτικά συναρμολόγηση ατράκτου και την κυτταρική διαίρεση, οι διαφορές στις μιτωτική άτρακτο δομή και λειτουργία μεταξύ ογκογόνο και μη καρκινογενής κυτταρικές σειρές μπορεί να σχετίζεται με την εκλεκτικότητα των ενώσεων αυτών.

Εν κατακλείδι, έχουμε εντοπίσει μια οικογένεια αναστολείς μικροσωληνίσκων που είναι ως επί το πλείστον τοξική έναντι ογκογονικών κυτταρικών σειρών. Καθιερωμένες κυτταρικές σειρές καρκίνου του αποδεικνύοντας υψηλό ογκογονικότητα σε μοντέλα ξενομοσχεύματος μπορεί να συλλάβει μερικές ιδιότητες των καρκινικών κυττάρων υποπληθυσμών που είναι υπεύθυνες για την έναρξη και εξάπλωση των όγκων. Ως εκ τούτου, προτείνουμε ότι αυτή η οικογένεια των αναστολέων μικροσωληνίσκων, ή σχετικές ενώσεις με παρόμοια χαρακτηριστικά επιλεκτικότητα, θα πρέπει να θεωρηθούν ως πρώτοι υποψήφιοι για περαιτέρω αξιολόγηση ως αντικαρκινικών παραγόντων.

Υλικά και Μέθοδοι

Πρωτογενή δεδομένα

Τα δεδομένα αναστολής ανάπτυξης σύνθετων ελήφθη από την οθόνη αντικαρκινική κυτταρική γραμμή NCI 60. Η δραστηριότητα αναστολής αύξησης του κάθε ένωση αντιστοιχεί σε μοριακή συγκέντρωση του φαρμάκου που απαιτείται για να προκαλέσει 50% αναστολή ανάπτυξης (GI50). Οι περισσότερες αναλύσεις χρησιμοποιούν μια μέγιστη συγκέντρωση 0,0001 Μ (η οθόνη κυτταρική γραμμή και η παράμετρος GI50 περιγράφονται στο [7]). Για την ανάλυση της γονιδιακής έκφρασης μικροσυστοιχιών, χρησιμοποιήσαμε πέντε δημοσίως διαθέσιμα σύνολα δεδομένων για τις κυτταρικές σειρές NCI60: πειράματα εις τριπλούν, χρησιμοποιώντας την πλατφόρμα U95A Affymetrix που παρέχεται από τη Novartis, ένα ενιαίο σύνολο δεδομένων U95A παρέχονται από GeneLogic, και ένα ενιαίο σύνολο /δεδομένων Β Affymetrix U133A παρέχεται από GeneLogic. Τα δεδομένα GI50 ελήφθησαν από https://dtp.nci.nih.gov/docs/cancer/cancer_data.html και όλα τα δεδομένα γονιδιακής έκφρασης ελήφθησαν από https://dtp.nci.nih.gov/mtargets/download.html . Όλα τα δεδομένα γονιδιακής έκφρασης και ανάλυσης GI50 αναλύθηκαν σε λογαριθμική κλίμακα.

Αξιολόγηση πιθανής καρκινογένεσης

Οι κυτταρικές γραμμές NCI60 έχουν πειραματικά αξιολογηθεί για ογκογόνο δυναμικό με μεταμόσχευση των κυτταρικών σειρών σε ανοσο εκτεθειμένους ποντικούς. Τα πειράματα και τα αποτελέσματα παρέχονται στον Οδηγό Anticancer Drug Development [6]. Για διαφορετικές κυτταρικές γραμμές, αυτά τα δεδομένα δίνονται είτε ποσοτικά είτε ποιοτικά, ή μερικές φορές ως εύρη, ως «ρυθμός απορρόφησης», ή ποσοστό της απόπειρα εμφυτεύματα που απέδωσε έναν όγκο. Έχουμε μετατραπεί τα δεδομένα ποσοστό απορρόφησης σε τέσσερις διέταξε κατηγορίες για ανάλυση: 0 για καμία ανάπτυξη, 1 για το ποσοστό απορρόφησης 1-60%, 2 για το ποσοστό απορρόφησης 60-80% και 3 για την απορρόφηση 80-100%. Οι γραμμές κυττάρων που επικαλύπτουν δύο κατηγορίες ονομαστική στη χαμηλότερη κατηγορία. Για παράδειγμα, μια κυτταρική γραμμή με απορρόφηση 70-90% βαθμολογείται ως κατηγορία 3. Αυτές οι αξιολογήσεις των ογκογόνο δυναμικό συμβολίζεται «TP».

Επιλογή Ένωση

Ενώσεις που δραστηριοποιούνται κατά της υψηλής αγοράς ανεξαρτήτως παραλαβής κυτταρικές σειρές ποσοστό ταυτοποιήθηκαν με σύγκριση της μέτρησης αναστολή της ανάπτυξης (-log GI50) για την αξιολόγηση των τεσσάρων επιπέδων της απορρόφησης ρυθμό, χρησιμοποιώντας Pearson συσχέτιση. Κατώτατα όρια των 0,4 και 0,5 χρησιμοποιήθηκαν για να καθορίσουν μέτρια και ισχυρή συσχετίσεις. Η στατιστική σημαντικότητα αξιολογήθηκε με τον υπολογισμό του αναμενόμενου αριθμού των ενώσεων έξω από όλες τις ενώσεις που δοκιμάστηκαν που θα αναμενόταν να έχουν μια συσχέτιση που υπερβαίνουν ένα συγκεκριμένο όριο κατά τύχη (με βάση την εφαρμογή Z-μετασχηματισμός του Fisher και χρησιμοποιώντας τη συνήθη κανονική κατανομή αναφοράς).

Η γονιδιακή έκφραση ανάλυση

Ενώσεις δραστική έναντι κυτταρικών σειρών που εκφράζουν σχετικά υψηλά επίπεδα PROML1 ή CD44-CD24 προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας συντελεστές συσχέτισης Pearson μεταξύ -λογάριθμος

10GI50 και είτε λογαριθμική κλίμακα έκφραση PROML1, ή η διαφορά μεταξύ των επιπέδων έκφρασης λογαριθμική κλίμακα των CD44 και CD24. PROML1 αντιπροσωπεύεται από ένα μοναδικό probeset και στις δύο πλατφόρμες, CD44 εκπροσωπείται από δύο probesets U95A και από έξι U133A /probesets Β, και CD24 αντιπροσωπεύεται από ένα U95A probeset και από probesets έξι U133A /B. Όταν πολλαπλές probesets είναι διαθέσιμα, όλα αναλύονται χωριστά, και οι διαφορές μεταξύ όλων των ζευγών των CD44 /CD24 probesets αναλύονται ξεχωριστά. Για όλες τις αναλύσεις, οι ενώσεις για τις οποίες απασχολούν λιγότερους από 50 κυτταρικές σειρές είχε τιμή ΟΙ50, ή τα οποία δεν είχε καμία μεταβλητότητα στις τιμές GI50 τους, εξαιρέθηκαν από την ανάλυση μας.

Πρότυπο αντικαρκινικών παραγόντων

Ένα σύνολο 168 ενώσεις με αντικαρκινική δράση συντάχθηκε, και ένα υποσύνολο 121 από αυτούς ήταν σχολιασμένα ανάλογα με την αναμενόμενη μηχανισμό δράσης τους [8] – [10]. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν ελήφθησαν από https://dtp.nci.nih.gov/docs/cancer/searches/standard_mechanism_list.html, και περιλαμβάνουν τα ακόλουθα μηχανισμό των τάξεων δράσης και τον αριθμό των μοναδικές δομές: αλκυλιωτικοί παράγοντες (35), αντιμιτωτικά παράγοντες (13), της τοποϊσομεράσης 1 αναστολείς (24), αναστολείς τοποϊσομεράσης II (15), αντι-μεταβολίτες DNA (16), και αντι-μεταβολίτες RNA /DNA (18).

συγκρίσεις Χημική δομή

Όλες οι ενώσεις που συζητούνται εδώ είναι μέρος του PubChem, και όλοι ανέφεραν διαρθρωτικές συγκρίσεις με βάση συντελεστές Tanimoto χρησιμοποιώντας τα 881 βασικά δακτυλικά αποτυπώματα CACTVS. Οι υπολογισμοί των συντελεστών Tanimoto και ιεραρχική ομαδοποίηση των χημικών δομών με βάση τους συντελεστές Tanimoto έγινε με τη χρήση της πύλης NCBI να PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov). Έχουμε μετατραπεί όλα ένωση στοιχείων από το αναγνωριστικό NSC του DTP με το αναγνωριστικό CID PubChem για δομική ανάλυση.

ΣΥΓΚΡΙΝΕΤΕ ανάλυση

ΣΥΓΚΡΙΝΕΤΕ υπολογισμούς για όλες τις δραστικές ενώσεις σε σύγκριση με πρότυπα αντικαρκινικών παραγόντων από διάφορες μηχανιστική μαθήματα πραγματοποιούνται . Οι συντελεστές συσχέτισης Pearson που αντιστοιχούν σε υψηλή συγκέντρωση 0,0001 Μ αναφερθεί για την πλειοψηφία των ενώσεων. Για ενώσεις που έχουν δοκιμαστεί με μια εναλλακτική υψηλή συγκέντρωση, οι συντελεστές συσχέτισης Pearson που λαμβάνονται από ζεύγη με το πλησιέστερο υψηλή συγκέντρωση.

παράθυρο επιλεκτικότητα

Το παράθυρο επιλεκτικότητα υπολογίστηκε από τη διαφορά μεταξύ της μέση -logGI50 από τα πιο ογκογόνο κυτταρικές σειρές (κατηγορία λαμβάνουν συντελεστή 3) και λιγότερο ογκογόνο κυτταρικές σειρές (take-ποσοστό κατηγορία 0).