Scanner tusindvis af molekyler mod et uhåndgribeligt kræftmål

Forskere ved National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), en del af National Institutes of Health, har udviklet et system til at fremskynde opdagelsen af ​​kemiske forbindelser, der hæmmer et enzym, der er involveret i en række kræftformer. Sættet af værktøjer og metoder, som forskerne brugte til at teste mere end 16, 000 forbindelser, er beskrevet i et nyt papir offentliggjort i Journal of Biological Chemistry .

Enzymet, NSD2, er overaktiv i kræftformer såsom akut lymfatisk leukæmi og visse typer myelomatose, så hæmning af NSD2-aktivitet virker som en lovende strategi til behandling af disse tilstande. Men, indtil nu, Forskere har ikke været i stand til at finde nogen kemikalier, der pålideligt blokerer NSD2, selv i et reagensglas i laboratoriet, meget mindre at teste som lægemiddelkandidater i levende modeller.

"Der er en total mangel på tilgængelige kemiske sonder, lægemiddellignende molekyler, at hjælpe med at studere (NSD2) funktion, " sagde Matthew Hall, NCATS-videnskabsmanden, der overvågede det nye arbejde.

En del af grunden til, at det har været svært at opdage kemiske inhibitorer af NSD2, er, at enzymet er svært at arbejde med i laboratoriet. NSD2 ændrer histoner, de proteiner, som DNA er viklet omkring. Af tekniske årsager, videnskabsmænd ville normalt studere denne form for aktivitet ved hjælp af et fragment af enzymet og et fragment af histonprotein. Men NSD2 virker kun på hele nukleosomer:enheder af histonprotein i kombination med DNA.

"(NSD2 og lignende proteiner) er meget kræsne, fordi de foretrækker kun at virke på hele nukleosomer, " sagde Hall. "De er snobbede, når det kommer til, hvad de er villige til at interagere med."

Samarbejde med bioteknologivirksomheden Reaction Biology, Halls hold, herunder hovedforfatter Nathan Coussens, udviklet laboratorietest, der involverer hele nukleosomer, der kunne bruges til at se, om NSD2 var i stand til at modificere histonproteiner i nærværelse af forskellige forbindelser. Forbindelserne, som holdet testede, kom fra NCATS' enorme bibliotek af bioaktive kemikalier.

Men at finde en forbindelse, der ser ud til at blokere NSD2-aktivitet, er kun begyndelsen. For at bekræfte, at kemikalierne identificeret i den indledende massive screening faktisk var bona fide inhibitorer, som pålideligt og reproducerbart ville udføre denne funktion i fremtidige forskeres undersøgelser, NCATS-holdet skulle bruge flere typer biokemiske metoder for at bekræfte aktiviteten af ​​hver forbindelse.

"Vi screenede 16, 000 molekyler, og vi fik 174 hits, men det betyder ikke, at de alle virkelig virker, " sagde Hall. "Når vi går i gang med (yderligere screeningsmetoder), vi kommer ned på 44 molekyler. Du triagerer kandidater ud af din skærm, efter du strengt har bedt dit molekyle om at bevise sig selv for dig."

Da flere molekyler nu har bevist sig i denne runde af screening, Halls team håber at fortsætte søgen efter pålidelige NSD2-hæmmere, der kan bruges som forskningsværktøjer og derefter, længere nede ad vejen, muligvis som medicin.

"Vi er i gang med at planlægge at screene hundredtusindvis af molekyler for at finde molekyler, der kan optimeres til inhibering af NSD2 og formidle disse til forskningsmiljøet, " sagde Hall.