Un esfuerzo de colaboración realizado por investigadores de cáncer en el Laboratorio Cold Spring Harbor CSHL y químicos en Boehringer Ingelheim BI, una firma farmacéutica, ha resultado en la identificación de un nuevo objetivo farmacológico en la leucemia y la creación de un fármaco candidato que golpea elTal vez aún más importante, la investigación demuestra una forma nueva y altamente precisa de demostrar cómo funcionan esta y otras clases de medicamentos: información extremadamente valiosa en el negocio arriesgado del desarrollo de medicamentos. Biología química de la naturaleza .
El cáncer en cuestión es una forma particularmente agresiva de cáncer de la sangre llamada leucemia mieloide aguda, o AML, que a menudo es fatal. El objetivo recientemente identificado es un bolsillo de unión en una proteína llamada BRD9. El medicamento diseñado por BI para unirse a esebolsillo, llamado bromodominio, se llama provisionalmente BI-7273.
El equipo de científicos académicos y de la industria, dirigido por el Profesor Asociado Christopher Vakoc de CSHL en coordinación con el Dr. Manfred Koegl de BI, identificó BRD9 en pantallas, luego demostró su importancia en células de AML humanas cultivadas en cultivo y en modelos de roedores de AML.
Como casi todas las proteínas, BRD9 se subdivide en secciones llamadas dominios, cada una de las cuales tiene una función específica. Cada dominio está codificado por una porción del gen BRD9. El dominio de interés para la Dra. Anja Hohmann, primer autor del nuevoEl artículo que realizó la investigación cuando aún era un estudiante graduado en el laboratorio de Vakoc, era el bromodominio de BRD9, la subunidad de la proteína que "lee" la cromatina, una forma agrupada del material genético de la célula.
Los experimentos dirigidos por Hohmann demostraron que BRD9 es una "dependencia" de la AML: el cáncer humano depende de la proteína para permanecer "inmortal", es decir, capaz de proliferar rápidamente, sin impedimentos en los puntos de control habituales que las células han evolucionado para limitarEspecíficamente, el equipo descubrió que la acción de BRD9 era necesaria para la activación del gen del cáncer MYC, un maestro orquestador de vías de señalización que permite que las células crezcan sin control.
Los científicos de BI desarrollaron varias moléculas candidatas que podrían unirse al bromodominio de la proteína BRD9. Este trabajo condujo a la identificación del compuesto denominado BI-7273, que, cuando se probó contra las células AML, limitó selectivamente la proliferación de las células cancerosas y evitó la activación deel oncogen MYC.
"Por supuesto, estábamos satisfechos con estos resultados", dice Vakoc. "Pero establecimos una barra aún más alta. Queríamos poder mostrar, sin ambigüedades, cómo funcionaba el medicamento; queríamos demostrar que su objetivo en la AMLlas células eran el bromodominio de la proteína BRD9 ". La hipótesis de trabajo del equipo era que este bromodominio, que forma una bolsa profunda en la superficie de BRD9, es el sitio de unión del medicamento BI-7273.
Hay varias formas de probar que la interacción de un sitio de unión con un medicamento es la causa directa del efecto del medicamento. El método más comúnmente usado es cambiar la forma o las características químicas del bolsillo, el sitio de unión, en este casoBromodominio de BRD9, de modo que el fármaco candidato ya no puede unirse allí.
Cambiar la forma del bolsillo de encuadernación se ha comparado con cambiar la cerradura de una puerta para que una llave específica, es decir, el medicamento, ya no pueda caberla. Por lo general, se utiliza un método llamado mutagénesis guiada por estructura.Es complejo e implica la determinación de la configuración atómica precisa de la bolsa de unión y el conocimiento de cómo encaja el medicamento o "clave" en él.
"Descubrimos una forma mucho más fácil e igualmente rigurosa de hacer esto", dice Hohmann, "que explota la modularidad de las proteínas". Existen 61 "motivos" de bromodominio conocidos en al menos 48 proteínas diferentes, de las cuales BRD9 es unoUsando técnicas simples de copiar y pegar, ella y el equipo "cambiaron" el bromodominio de la proteína BRD9 y lo reemplazaron con el bromodominio que forma parte de una proteína llamada BRD4.
El equipo se sorprendió de que la proteína BRD9 ahora modificada siguiera funcionando en las células de AML. Esto puede deberse a un "parecido familiar" en los bromodominios, mientras que los bromodominios de BRD9 y BRD4 son diferentes a nivel atómico, son, dice Vakoc, "funcionalmente sinónimo". La versión modificada de BRD9 continuó facilitando la lectura de la cromatina, y las células de AML continuaron dependiendo de su acción para activar las vías de señalización activadas por MYC. Las células cancerosas con el BRD9 modificado continuaron creciendo.controlar.
Esto proporcionó un banco de pruebas perfecto para el nuevo medicamento de BI, BI-7273. En las células de AML con el bromodominio BRD9 "intercambiado", el medicamento, como se esperaba, no tuvo impacto en la proliferación de AML.
"Esto demostró que era específicamente el bromodominio 'nativo' de BRD9 lo que explicaba la actividad anticancerígena de la droga. Cuando la cambiamos, a pesar de que la proteína continuó funcionando, la droga ya no podía unirse a ella. Esuna forma muy elegante de mostrar con precisión cómo el fármaco tuvo el efecto deseado, al unir el bromodominio nativo de BRD9 ", dice Vakoc.
En otros experimentos, el equipo demostró que la técnica de "intercambio de dominios" es "generalizable" en otras situaciones en las que los dominios funcionalmente sinónimos pueden intercambiarse por dominios nativos de una proteína que se consideran clave para la acción de un medicamento. En la AMLcélulas, intercambiaron un dominio de la proteína EZH2 con un dominio correspondiente y funcionalmente sinónimo de EZH1. Al hacerlo, impidió que un fármaco candidato llamado GSK126, que se cree que es efectivo al interactuar con EZH2 de tipo salvaje, impida el crecimiento de las células de AML.
"Las drogas y sus objetivos no son realmente como llaves y cerraduras", explica Vakoc. "En muchos casos, una sola llave se ajustará a muchas cerraduras diferentes. En otras palabras, en muchos casos, una droga interactuará con muchas proteínas, ydebido a esto, no conocemos su objetivo preciso. La unión fuera del objetivo es con frecuencia una causa de efectos secundarios no deseados.
"A medida que comienza la era de la medicina de precisión, este es un tema importante, una cuestión de hundirse o nadar para algunos medicamentos candidatos. Aquí hemos descrito un nuevo enfoque simple que puede asignar inequívocamente el efecto terapéutico de un medicamento a un solositio de unión."
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Materiales proporcionados por Laboratorio Cold Spring Harbor . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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