Abstract
Poly (ADP-ribose) polymerase-en (PARP -1) og telomerase, så vel som DNA-skade reaksjonsveier er mål for anticancerlegemiddelutvikling, og spesifikke inhibitorer er for tiden under klinisk undersøkelse. Formålet med dette arbeidet er å vurdere kreft aktiviteter antrakinon-avledet trisykliske og tetrasykliske små molekyler og deres struktur-aktivitetsforhold med PARP-1-hemming i ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) og NSCLC-overekspresjon Oct4 og Nanog klone, som viser høy ekspresjon av PARP-1 og mer resistens mot anticancer medikament. Vi anvendte bibliotek valgt forbindelsene til NCI s 60 humane cancercellelinjer (NCI-60) for å generere systemaprofildata. Basert på vår analyse, er det en hypotese at disse stoffene kan være, direkte og indirekte, målrette komponenter for å indusere mitokondrie permeabilitet overgang og utgivelsen av pro-apoptotiske faktorer som potensielle anti-NSCLC eller PARP hemmer kandidater. Til sammen den mest aktive NSC747854 viste sin cytotoksisitet og doseavhengig PARP-hemmende måte, slik at det fremstår som en lovende struktur for anti-kreft terapi uten betydelig negativ innvirkning på normale celler. Våre studier presentere bevis på at telomer vedlikehold bør tas hensyn til i arbeidet med ikke bare å overvinne narkotika motstand, men også for å optimalisere bruken av telomere basert legemiddelselskap. Disse funnene vil være av stor verdi for å forenkle strukturbasert konstruksjon av selektive PARP-inhibitorer, generelt, og telomerase-inhibitorer, spesielt. Sammen de data som presenteres her utvide vår innsikt i PARP-inhibitorer og støtte ressurskrevende bly optimalisering av strukturelt beslektede små molekyler for mennesker kreftbehandling
Citation. Lee YR, Yu DS, Liang YC, Huang KF , Chou SJ, Chen TC, et al. (2013) Nye tilnærminger av PARP-1-hemmere i humane lungekreft celler og kreft Stem-lignende celler av noen utvalgte Antrakinon-Avledet små molekyler. PLoS ONE 8 (2): e56284. doi: 10,1371 /journal.pone.0056284
Redaktør: Ferenc Gallyas, Universitetet i Pecs Medical School, Ungarn
mottatt: 18 juni 2012; Godkjent: 12 januar 2013; Publisert: 25 februar 2013
Copyright: © 2013 Lee et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Den nåværende studien ble støttet av National Science Council Grants NSC99-2113-M-016-001, henholdsvis NSC100-2113-M-016-001 og NSC 97-3111-B-075-001-My3. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
lunge kreft er generelt kategorisert som småcellet karsinom (SCLC) og ikke-småcellet karsinom (NSCLC), som ytterligere underklassifiseres som adenokarsinom (AC), plateepitelkarsinom (SCC), og stor celle karsinom (LCC) [1], [2]. Cancer stamceller er små reservoarer av selvbærende celler med den eksklusive muligheten for selvfornyelse og tumor vedlikehold [3]. Selv om nye kjemoterapeutika og strålebehandling har forbedret pasientenes overlevelse og livskvalitet, forblir den langsiktige overlevelsen av pasienter med lunge AC utilfredsstillende. Kjemoterapi i det siste tiåret har vært brukt hovedsakelig for palliasjon i stedet for reduksjon i dødelighet; det er fortsatt et stort behov for videre søker de nye små molekyler for nye kjemoterapi.
PARP, som spiller en rolle i reparasjon av enkelttrådet DNA (ssDNA) pauser, har en rekke forskjellige biokjemiske aktiviteter noe som har vært et attraktivt mål for konstruksjon av anticancermidler [4] – [6]. I løpet av det siste tiåret, har mange små molekyler med hemming av PARP familie blitt syntetisert og noen av dem er under utprøving i kliniske studier som kreftterapi [7] – [9]. Selv om de har blitt studert for sin nytteverdi i DNA-skade deteksjon og reparasjon, i hvilken grad PARP kontroll andre spesifikke utviklingsprosess er ikke klart. Utvikling av spesifikke, potente, effektive og trygge PARP-inhibitorer er blitt et område med aktiv forskning og mye fersk publikasjon i PARP-feltet. Av denne grunn, inhibering av PARP-aktivitet, spesielt PARP-1, med små molekyler reduserer reparasjon av ssDNA pauser, og er sannsynlig å være nyttig for behandling av kreft, stress, inflammatoriske responser og kardiovaskulær sykdom [7], [8]. Kliniske studier som nå er i gang er å undersøke sikkerhet og effekt av PARP-1-hemmere som anti-kreft, inkludert bryst, livmor og eggstokk-kreft [9]. I tillegg kan de funksjoner av PARP i DNA-skade responser og beskyttelse av telomerer overlapper med den telomerase [10]. En tidligere rapport antydet at telomerase og PARP spiller en rolle i kromosom ustabilitet og DNA-skade [11]. I mange tilfeller kan virkningen av inhibitorene være på grunn av det syntetiske dødelighet mellom PARP-inhibering, og en genetisk lesjon i kreftceller [12] -. [14]
3-aminobenzamid (3-AB) er en første generasjon PARP-1-inhibitor [15], [16], men det mangler den nødvendige selektivitet og styrke til å være nyttig i klinikker eller som et forskningsverktøy [9], [17]. Videre, nikotinamid, jo mindre spalting produktet fra NAD
+ utøver også hemmende effekt på PARP-1 [18]. Veliparib (ABT-888) er også en ny og potensielle anti-kreft legemiddel som virker som et PARP-1-inhibitor [19]. Olaparib (AZD2281) har vist lovende klinisk effekt hos ikke-randomisert fase II-studier hos pasienter med eggstokkreft med BRCA1 eller BRCA2-mangel [20]. Iniparib (BSI-201) er kjent for sin enkle konstruksjon, men det dreper normale og neoplastiske celler ved høye konsentrasjoner, og skal ikke betraktes som PARP-inhibitor [21]. Andre stoffer som INO-1001, CEP-8933 /CEP-9722 og fenantren relaterte derivater PJ-34 har også blitt evaluert i kliniske forsøk så langt [22]. PJ-34 var også den mest potente forbindelsen i dette området [23]. Vi gir PARP-1 aktiviteter i noen utvalgte forbindelser, samt en grundig undersøkelse av våre artikler publisert eller upubliserte de siste årene som har gitt ny innsikt i hemming av PARP-1 i kjernen (Figur 1) [ ,,,0],24] -. [33]
Mot støtte den ovennevnte hypotese, har studier vist at p53-manglende brystcancerceller behandlet med en PARP-inhibitor 1 miste motstand mot doxorubicin, et klinisk aktive antitumor antracyklin antibiotika som fremmer apoptose [34]. Videre studien viser at fenantrener-relaterte PARP-1-hemmere har potente cellebeskyttende effekter
in vitro Hotell og
in vivo product: [35] .En annen studie viste at Cisplatin konsentrasjonen kan reduseres etter å ha blitt fulgt ved behandling med PARP-1-inhibitor, PJ-34, for å oppnå den samme cytotoksisk effekt [36]. Som omtalt i artikkelen, rettet mot basen excision reparasjon sti med potente PARP-1-hemmere har vist seg å være fruktbart rute til utviklings nye midler som kan ha aktivitet, ikke bare som kjemo- eller radiopoten agenter, men også som en aktiv agent i DNA-reparasjon av mangelfulle arve kreft [37]. I denne studien vi fremheve frem informasjon om inhibering av PARP-1 i antrakinon-avledede derivater resultater, dens samspill med antitumoraktivitet mot i det fullstendige panel av humane tumorcellelinjer og inhibering av disse derivatene ved PARP-1. Disse og andre relaterte kliniske funn har flyttet PARP-1 fra interessante emner av molekylære analyser i forkant som kliniske mål for kreftbehandling. I vår tilnærming til denne forskningen, undersøkte vi nylig oppdaget PARP-inhibitorer, det passende modifiserte antrakinon-avledede små molekyler, for å bestemme deres virkninger på cellelevedyktigheten, western blot analyse, kreftceller og deres PARP-1-inhibering.
diskusjon
Antlproliferative evaluering resultater og av de utvalgte små molekyler
En tidligere rapport antydet at Rhein kan indusere apoptose i humane promyelocytic leukemiceller (HL-60), preget av caspaseaktivering, PARP cleavage, og DNA-fragmentering [38]. Som vi kommer til å forstå sammenhengen mellom epigenetisk status av telomerer, vil PARP og små-molekyler åpne nye veier for vår forståelse av utvikling for kreftbehandling nye legemidler. Forståelse av modusen for handling av anthraquinone baserte legemidler mot kreft har økt de siste årene, men fortsatt gjenstår ufullstendig. De siste årene har vi også utnyttet en rekke familier av telomer-målrettet av anthraquinone baserte pharmacophore å generere strukturelle nyhet og mangfold for sine biologisk relevante studier. Det ble vist at de plane antrakinoner bindes på enden av G-quadruplex struktur gjennom π-rc stablings interaksjoner med guaninrester [39] – [43]. Det ble også vist at amid-anthraquinones representerer en av de beste små molekyler til å modulere DNA tomannsboliger og quadruplexes selektivitet [44], [45].
De sju anthraquinone-avledet små molekyler (NSC746364, NSC746365, NSC746366, NSC747515, NSC747854, NSC749235, og NSC749232) (figur 2) undersøkt heri ble valgt fordi de fremviste signifikant cytotoksisitet, noe som fremkaller aktivitet mot hele NCI s 60 panel av humane tumorcellelinjer avledet fra ni kreftcelletyper: NSCLC, tykktarmskreft, brystkreft kreft, eggstokk-kreft, leukemi, nyrekreft, melanom, prostatakreft, kreft og CNS. Det er ytterligere bevis på at disse doseavhengig inhiberte proliferations i alle 60 cancercellelinjer, cytotoksisitet, og PARP-1 ble avledet fra eksperimenter er vist i denne studien. Videre ble alle disse syv forbindelser utvalgt for videre evaluering ved fem dosenivå screening. I denne studien de alle viser god aktivitet med henholdsvis
50 i NSCLC cellelinjer, GI
50, TGI og LC. Basert på deres NCI analyse, er det en hypotese at disse stoffene kan ha potensial til å være anticancer legemidler kandidater. Mot dette formål, valgte vi NSCLC som vårt hovedfokus. Enda NSC747854 er mer følsom for bryst, nyre, og eggstokkreft av NCI s 60 cellelinje skjerm (figur 3). Ved å utnytte siste strukturell innsikt i NSCLC cellelinjer fra NCI Drug Screen Program, analyserte vi GI
50, TGI, og LC
50, samt PARP-hemmende aktivitet og IC
50 i lungekreft celle overekspresjon Oct4, Nanog klon (A3), kreft cellelinje lunge (A549) og normal fibroblast cellelinje (HEL299), respektivt. Vår tidligere resultat antydet at A549-overekspresjon Oct4 og Nanog klon er mer motstandsdyktig mot anticancerlegemiddel, Cisplatin, sammenlignet med A549 foreldreceller [46].
a) En struktur av NSC747854. b) Antitumor aktivitet NSC747854 i NCI-60 kreftcellelinjer som ble sendt inn til NCI Developmental Therapeutics Program (National Institutes of Health) for å teste dens effekt på et panel av 60 kreftcellelinjer avledet fra ulike vev og organer. GI
50 på logaritmisk skala ble beregnet og er vist i søylediagram. Den midterste linjen representerer median 50% vekst hemmende konsentrasjon for NSC747854 (
dvs.
6,92 mm).
Undersøkelsen dekket fremskritt gjort i våre grupper og gitt diskusjoner på noen utvalgte anthraquinone- avledet små molekyler som under ulike overskrifter dekker struktur-aktivitetsforhold (SARS), biologiske aktiviteter og informasjon knyttet til biokjemiske mekanismer. Når imidlertid interessante profiler av tumorcellevekst-inhibering, cytotoksisitet, telomerase-inhiberende aktivitet og PARP-inhiberende aktivitet ble først oppdaget, ble det funnet at et molekylært mål skal tømmes: Disse lavmolekylære utformet telomere rettede inhibitorer exacted antitumoraktivitet og PARP hemming via ukjente virkningsmekanismer. I denne studien beskriver vi tverrfaglige bevis, tilnærminger og eksperimenter gjennomført for å belyse opsjoner i PARP-hemmende aktivitet av flere anthraquinone-avledet forbindelser som potensielle antitumor mål. Molekyl tilnærmingen, bevis på antitumoraktivitet og telomerase-aktivitet har også blitt oppnådd og omtalt. Som oppsummert i tabell 1, ble de syv syntetiske små molekyler undersøkt for antiproliferativ aktivitet mot humane NSCLC-cellelinjer i NCI Drug skjermen program. En felles strukturelle kjennetegn av PARP-1-inhibitorer er tilstedeværelsen av en karboksamidgruppe bundet til en poly-cyklisk skjelett. Oksygenatomet fra karbonylgruppen kan virker som et hydrogenbindings akseptor, og den hydrogenatom fra amidgruppen virker som en hydrogenbindingsdonor i den hydrogenbinding interaksjon med PARP-1 [45]. Det har nylig blitt rapportert at en nylig mais-formet hydrofob sekundært kommer ut fra det aktive sete til PARP-1 når PARP-1-komplekset kombineres med PARP-1-inhibitorer [47]. De fleste av de utvalgte testforbindelser ble tilsatt til NSCLC linjer; kanskje de var på mikro-molar nivå. Alle de syv utvalgte forbindelser nesten utstilt bemerkelsesverdige antiproliferative effekter på A549 celler, med GI
50 verdier i lavgir (tabell 2). I forbindelse med studiene, planla vi å bruke disse syv forbindelser til videre undersøke av en
in vitro
PARP-1-hemming analysen. Forstå celledød trasé for selektiv avliving av chemo-resistente NSCLC tumorer ville føre til mer effektive strategier. Så langt har ingen kjemoterapeutika blitt utviklet som utnytter PARP-en hyper-aktivering for NSCLC behandling. Det har derfor vært foreslått at inhibering av PARP-1 kan øke effektiviteten av DNA-skadende anti-cancerterapi. Som nevnt i disse følges små molekyler, er NSC747854 kjemisk roman og biologisk unik i sin virkningsmekanisme og
in vitro
aktivitetsmønster. I denne forskningen, presenterer vi bevis for at NSC747854 har en rekke farmakologisk ønskelige egenskaper som den har en multi-log differensial aktivitetsmønster og unike virkningsmekanismer i NCI er 60 cellelinjer skjermen (figur 3).
In vitro cytotoksisitet evaluering
for ytterligere og detaljert evaluering av disse syv forbindelser, bruker vi MTT-analyse på A549 celler til å sammenligne disse forbindelsene til 3-AB og PJ-34 som dataene er vist i figur 4. IC
50 av fire forbindelser (NSC746364, NSC746365, NSC746366 og NSC749232) var mellom 1 og 10 mikrometer i A549 celler. Interessant, cytotoksisiteten av syv forbindelser til A3-cellelinjen var bedre enn det var til A549-cellelinjen. Generelt er begge de to medikamenter, 3-AB og PJ-34, viser dårligere cytotoksisitet enn de valgte forbindelsene (tabell 3). Sammenlignet med A549 cellelinje, fant vi ut at mengder av PARP-1 uttrykk ble markert økning i A3 cellelinje i figur 6A. Dermed tok vi A3 cellelinje til å være vår cellelinje-basert medikament screening plattform. Resultatene indikerte at A3-cellene til seks forbindelser (unntatt NSC746364) var mer følsomme enn A549-celler. Dette interessant fenomen også dukket opp i PARP-1 hemmere (3-AB og PJ-34) (tabell 3). Base på en rekke tilfeller av denne type forskning, vi håpet at utviklingen av nye medikamenter ikke bare ser ut til å gi god cytotoksisitet, men også ser ut til å resultere i noen vesentlig innflytelse på normale celler. Derfor brukte vi HEL299 celler som våre normale cellelinjer; Vi behandlet på denne normal cellelinje med syv forbindelser og to PARP-1-inhibitorer for å teste cytotoksisiteten av disse utvalgte forbindelser og to PARP-1-inhibitorer ved normale celler. IC
50 data for MTT-analyser av disse forbindelser er vist i figur 5. De cytotoksiske virkninger av syv forbindelser var litt bedre i oktober-4- og Nanog-overuttrykkes A549 klon (A3), og kreftceller enn på normale celler. Vår tidligere studie hadde etablert oktober-4- og Nanog-overexpressed A549 klon (klon # 3; A3), og dette A3 adenocarcinomal cellelinje present egenskapene til kreft stilk-lignende celler og epitelial-mesenchymale transdifferensiering samt metastatisk evne [46 ], [48]. Resultatene av Western blot viste at dette A3-cellelinjen ble sterkt uttrykt PARP-1, men ikke i foreldre det A549 og HEL299-celler (fig. 6B). Viktigere, Videre A3-A549 cellelinje som endogent presenterer de høye ekspresjonsnivåer av CD133 (markør kreft stamcelle) og ABCB1 samt ABCG5 (medikamentresistente gener), sammenlignet med foreldre A549-celler [46], [48]. I denne studien resultatene av Western blot viste at dette A3-cellelinjen ble sterkt uttrykt PARP-1, men ikke i foreldre det A549 og HEL299-celler (figur 6). I figur 6c viser dataene viste at klon A3 i betydelig grad kan danne tumor-kuler i serumfritt medium med bFGF og EGF (10 ng /ml). Videre er resultatene av sfære formasjon og celleviabilitet assay demonstrert at forbindelsene ifølge NSC747854, NSC749232, og NSC749235 i behandlet A3-klonen kan effektivt blokkere sfæren dannelse og hemmer cellevekst in vitro (figur 6D og 6E). Spesielt, ved bruk av kvantitativ RT-PCR, demonstrerte vi at forbindelsene ifølge NSC747854, NSC749232, og NSC749235 kan hemme uttrykket nivåer av PARP-1 i behandlede A3-celler (figur 6F). Etter A3, A549 og HEL299 celler ble behandlet med forbindelsene, sammenlignet vi overlevelsesgraden henholdsvis mellom A549-cellelinjen og den HEL299 cellelinje ved anvendelse av en uparet to-halet t-test som NSC749232 hadde en signifikant forskjell. Sammenlignet med A3-cellelinjen, NSC747854, NSC749232 og NSC749235 hadde en betydelig forskjellig overlevelse til HEL299 cellelinje. Merkbart, vil 3-AB og PJ-34 også være forholdsvis skadelig for normal fibroblast cellelinje (HEL299) i denne studien. Resultatene antyder at NSC747854 ikke påvirker vekst og generelle transkripsjon av normale celler. I tillegg NSC747854 og andre utvalgte antrakinon-avledet små molekyler er generelt mer potent enn 3-AB og PJ-34. Det ble først rapportert at antrakinon-analoger er kraftige humane PARP-inhibitorer. Sammen utgjør de data som presenteres her utvide innsikt i PARP-inhibitorer og støtte den ressurskrevende bly optimalisering av strukturelt beslektede små molekyler for human kreftterapi. IC
50 data for MTT-analyser av disse forbindelser er vist i figur 5.
cellenes levedyktighet verdier er uttrykt i forhold til de brønner hvori forskjellige forbindelser ikke ble tilsatt (100% kontroll verdi). Hvert punkt representerer en gjennomsnittsverdier ± SD av minst tre uavhengige eksperimenter.
Verdier representerer et gjennomsnitt på minst tre uavhengige eksperimenter.
a) Sammenlignet med ekspresjon av et protein rengjøring β-tubulin, ble omfanget av PARP-1 i A3-cellene antatt å være mer enn i A549 og HEL299 celler. b) Den morfologi A3 celler dyrket på 10% serum-inneholdt medium. c) Under serumfritt med bFGF og EGF (10 ng /ml) kultur, ble tumor sfære formasjonen (piler) av A3-celler observert (bar = 60 pm). Forbindelsene med NSC747854, NSC749232, og NSC749235 redusert d) celleviabilitet, e) blokkerer dannelsen sfære, og f) inhibere mRNA ekspresjonsnivåer av Parp1 i behandlede celler A3. Hvert punkt representerer et gjennomsnittsverdier ± SD fra minst tre uavhengige eksperimenter.
også gjeldende arbeids illustrerer at IC
50 av disse utvalgte syv forbindelser mot to kreftceller ble mindre enn den til PARP-1-inhibitor. De fleste av disse utvalgte forbindelser var blottet for enhver toksisitet mot normale fibroblaster. Å belyse SARS og
in vitro
anticancer aktivitet, vi korrelert deres aktivitetsprofil (GI
50, TGI og LC
50) i screening-systemet og også deres effekter på celle proliferations, cytotoksisitet og PARP-en hemmende effekt.
PARP-hemmende evaluering av utvalgte små molekyler
til dags dato, en rekke familier av forbindelser har blitt utviklet og deres PARP aktivitet og cytotoksisitet har blitt grundig undersøkt. Tatt sammen, disse resultatene antydet at anti-kreft-potensialene av antrakinon-avledede små molekyler mot cellebasert er, i det minste delvis tilskrives dets anti-kreft effekt og PARP-inhiberende aktivitet. De unike molekylær karakterisering, cytotoksisitet og telomerase aktivitet profiler garanterer videre etterforskning og indikerer en potensiell ny mekanisme for kreft handling involvert. Små molekyler som modulerer PARP-1 hemmende vil trolig gi ny innsikt i reguleringen av denne nøkkelen utviklings sti og til slutt gi vår bransje med eventuelle nye farmakologiske midler, slik som anti-kreft narkotika. Selv om mange narkotikaforskning programmer screene for nye små-molekyl PARP-1-hemmere, har ingen passende kandidat ennå ikke blitt funnet å ha nok potente og spesifikke hemmere. Som et resultat, har vi funnet at doseavhengig potensial PARP-1 hemmer NSC747854 var den eneste forbindelse som fulgte alle kriteriene nevnt ovenfor.
Vi brukte histon-belagt 96-brønns plate behandlet med syv antatte PARP- 1-inhibitorer eller kjente PARP-1-inhibitorer (3-AB), og deretter tilsatt PARP enzym til hver brønn. PARP enzym katalyserer den NAD-avhengige tilsetning av poly (ADP-ribose) til histon og fortynnet Strp-HRP kan bindes til PARylation histon. TACS-Sapphire ™ ga blå under HRP eksistens. For systematisk å evaluere den potensielle anticancer aktivitet ble forbindelsene testet for deres cytotoksisitet
in vitro
mot 60 humane cancerlinjer i NCI anticancer medikament skjermen, samt for dose-respons kurver og telomerase-aktivitet. Cellevekst ble analysert ved MTT-analysen, med forskjeller mellom dose-responskurver ble analysert ikke-parametrisk. Telomerase-aktivitet ble påvist ved en modifisert versjon av PCR-basert analyse og TRAP-analyse [31]. NSC746364, NSC746365 og NSC746366 er strukturelt 2,7- diamidoanthraquinone derivater; NSC747515, NSC747854 og NSC749235 er 1,2-heteroannelated antrakinonderivater, er NSC749232 et asymmetrisk 1,2-diamidoanthraquinone-derivat, sammenlignet med andre klinisk brukte anticancermidler og har utvist en unik cytotoksisitet på PARP-1 med høy uttrykte cellelinje, A3 . Siden PARP er en viktig del av kreft, er vi interessert i å undersøke effekten av disse forbindelsene på PARP-aktivitet, så vi avslørte en potensiell PARP hemmer gjennom ulike test tilnærminger. Som vist i figur 7, 3-AB, oppførte seg PARP inhiberende effekt på en doseavhengig måte. De PARP-inhiberende virkninger av syv forbindelser viste at NSC746364, NSC746366 og NSC749232 hemme funksjon av PARP enzym øker sammen med konsentrasjonen øker ved 0,1 og 1 mM. Imidlertid PARP-inhiberende virkninger hadde ingen forskjell ved 1 og 10 uM. Som beskrevet ovenfor, NSC746364, NSC746366 og NSC749232 viser doseavhengigheten bare ved lave konsentrasjoner. NSC746364 og NSC746366 viste et PARP-inhiberende effekt av 56% og 47%, respektivt. NSC747515 hadde en lignende PARP-inhiberende effekt ved 0,1, 1 og 10 uM. NSC747854 hadde doseavhengige PARP-inhiberende oppførsel ved tre forskjellige konsentrasjoner, og nådde maksimal hemmende effekt på 86% ved 10 um (tabell 4). Farmakodynamiske studier av PARP-1-inhibitor, som for eksempel 3-AB, viste doseavhengig inhibering av PARP-aktivitet i perifere mononukleære blodceller. Mot dette formål viste NSC747854 den maksimale hemmende effekt på en dose-avhengig PARP-inhiberende måte. Derfor kan NSC747854 være den mest potente PARP hemmer kandidat som fulgte alle kriteriene nevnt ovenfor. I denne undersøkelsen har vi fortsatt å fokusere på rollen som NSC747854 og å forstå grunnlaget for pharmacophore selektivitet. Av spesiell notatet er det betydelig forskjell med disse utvalgte forbindelser, sammenlignet med 3-AB og PJ-34. Interessant nok har de fleste av disse utvalgte forbindelser inneholder et unikt amin med ett til tre karbon plass mellomstykkedelene som kan gi en strukturell basis for forskjellene i styrke mellom disse og andre PARP-1-inhibitorer. Fra en generell struktur-aktivitetssynspunkt, tricykliske plane antrakinon viste at de strukturelle variasjonene kan føre til vesentlige endringer i spesifisitet og styrke med hensyn til antikreft-aktivitet. En elektronrike aromatisk ringsystem, inkludert en karboksamidgruppe, bør ha minst et hydrogenatom på amidnitrogenet [47]. Den amidinium-delen er kjent for å bidra til stabilisering av DNA-gjenkjenningselementet gjennom elektrostatiske og hydrogenbindingsinteraksjoner [49]. Derfor er hydrogenbindinger ofte brukt som gjenkjennelseselementer på grunn av deres retnings og også grunn til å være attraktive forhold til den biologiske aktivitet (figur 1) [50]. Mange klasser av narkotika har betydelig kurvatur, affinitet høy DNA, binding til den mindreårige-groove eller major-groove, interferens med DNA-assosiert enzymer (f.eks telomerase), og Poly (ADP-ribose) polymerase, PARP. Bindingsaffinitetene og spesifisitet observert tyder på at inkorporering av en rekke grupper vil føre til stoffer som samhandler med PARP mål. Denne tilnærmingen i stor grad utvider nytten av substituentene og relaterte pharmacophore for bygging av legemidler generelt. Derfor er det ønskelig å utforme PARP-inhibitorer i samsvar med forskjellige anticancer parametere. Det ble først rapportert at antrakinon-analoger er kraftige humane PARP-inhibitorer.
3-AB hadde doseavhengige PARP-inhiberende virkning, og de mest åpenbare dose-avhengig PARP-inhiberende effekt i de syv PARP inhibitor kandidater ble NSC747854. På 0,1 og 1 mikrometer, PARP-hemmende effekt av NSC746364, økt NSC746366 og NSC749232 sammen med konsentrasjonen økt, men på 1 og 10 mikrometer, hadde PARP-hemmende effekt ingen signifikant forskjell.
Etter viser håpefulle resultater i flere prekliniske studier, to benzo [C] fenantridin derivater: har dihydronitidine (DHN), nitidine (NTD) vist selektiv cytotoksisitet [51], [52]. PJ-34, var de mest lovende lite molekyl, og også effektivt hindret utvikling av MDA-231 og lungekreftceller H1299 uten å indusere påviselige toksiske effekter i normale humane proliferative celler [23]. Vi kunne vite at fenantren-relaterte derivater spiller en viktig rolle når det gjelder PARP-inhibitorer, og velge ved humane kreftceller. Som konklusjon, dataene i denne artikkelen, viser at forbindelsene utviser potent og differensial
in vitro
aktivitet mot NSCLC-celler og spesielt PARP-1 høyt uttrykt kreftceller sammenlignet med normale fibroblast-celler i løpet av disse eksperimenter. På grunnlag av disse farmakologisk ønskelige egenskaper og den bredspektret
in vitro
indeks på aktivitet (GI
50, TGI, og LC
50) som er rapportert, NSC747854 gjennomgår for tiden mer detaljert preklinisk og farmakologi toksikologiske studier gjennom vårt laboratorium. Kollektivt, disse studiene viser at anthraquinone-avledet små molekyler kan indusere farmakologiske og biokjemiske funksjoner i PARP-1-hemming. Våre data klart strekker de biologiske bevis som brukes av de syv utvalgte forbindelser. Så vidt vi vet, har antrakinoner aldri blitt rapportert å føre til PARP-1-inhibering. I det hele tatt, våre studier støtter konklusjonen om at de testede molekyler NSC747854 delte et felles mål i telomerase og PARP som kan være en roman mindre giftig modalitet av kreftbehandling. PARP-1 hemmer bruk i behandling av kreft er en høyt profilert sak i dag. Høy uttrykte PARP-1 er en import-resistente mekanisme. I vår studie har vi funnet ut at det er en høy PARP-1-ekspresjon i a3-cellelinjen, som også kan utnyttes for legemiddelscreening av PARP-1-inhibitorer. Som en del av vår kontinuerlige søken etter nye, potente og celle-gjennomtrengelig hemmere av dette enzymet, ble ytterligere anthraquinone-avledet analoger av NSC747854 også utforsket. Foreløpige mekanistiske undersøkelser, blant annet innflytelse på PARP-1-inhiberende trasé og cytotoksisitet, ble derfor utført for å avdekke et mer detaljert bilde av de mulige mål. Videre evaluering vil bli rapportert i nær fremtid.
Materialer og metoder
Design og syntese av kjemiske forbindelser
Vi har tidligere rapportert noe av potensialet av nye små molekyler som kreft midler [17] – [26]. Detaljene i syntese og kjemisk karakterisering av NSC746364, NSC746365, NSC746366, NSC747515, NSC747854, NSC749235, og NSC749232 har blitt beskrevet tidligere i en egen rapport og så har noen nye syntetiske derivater fra vårt laboratorium. Forbindelser slik som de som er beskrevet her, som i et samvirke selektivt med NCI Developmental Therapeutics Program
in vitro
60 cellelinjer screene og inhibere telomerase, er potensielt anvendelige som inhibitorer for proliferasjonen av celler som krever telomerase for å opprettholde telomerlengde for videre vekst.
Evaluering av anthraquinone-avledet små molekyler mot NCI-60 panel tumorcellelinjer in vitro og oppsummering av forstudie
Som en primær screening, syv utvalgte forbindelser ble sendt til National Cancer Institute (NCI) cellelinjer screene for evaluering av deres antikreft-aktivitet [53]. Fra dataanalyse, følger det at ca. 95% av de aktive bestanddeler fra 60 cellelinjer skjerm kan identifiseres. De detaljerte metoder for 60 cellelinjer panel er blitt beskrevet andre steder [54] – [59]. Kort fortalt ble cellulære protein nivåer fastsettes etter 48 timer med legemiddeleksponering av SRB kolorimetri. Gjennom bruk av en tid null cellekontroll, kan det celleveksten bestemmes for hver cellelinje således tillater beregninger av GI
50, TGI, og LC
50. Sammenligning med platene ikke utsettes for stoffet tillater bestemmelse av konsentrasjon og perioder med eksponering overdragelse GI
50, TGI, og LC
50. Disse data blir deretter plottet som midlere søylediagrammer og som dose-responskurver. Av disse kriteriene, syv forbindelser rapportert fra våre forbindelser bank var alle aktive og sendt videre til vurdering i hele panel av 60 humane tumorcellelinjer. Panelet er organisert i ni underpaneler som representerer diverse histologi. Leukemi, melanom, og kreft i lunge, kolon, nyre, eggstokk, bryst, prostata, og sentralnervesystemet
Cell kultur
ikke-småcellet lungekreft celler A549 og oktober-4- og Nanog-overexpressed A549 klon (klon # 3; A3), presenterte egenskapene til kreft stilk-lignende celler, samt epitel-mesenchymale transdifferensiering, i henhold til vår forrige undersøkelse [46].
