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# 生物学# 細胞生物学

癌と免疫応答におけるCXCR4の役割に関する新たな洞察

研究によると、がん治療の可能性があるCXCR4を標的にした新しい化合物が見つかったんだ。

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CXCR4:がんの転移を標CXCR4:がんの転移を標的にするのに期待が持てるって。新しい化合物が癌細胞の動きをブロックする
目次

CXCR4は体内の多くの細胞の表面にある受容体の一種だよ。免疫細胞の移動に重要で、いろんな体の機能や病気にも関わってる。この受容体は、免疫反応の時や組織を修復するために細胞が特定の場所に移動するのを助けることがよくあるんだ。

CXCR4の働き

普通の状態では、CXCR4は免疫細胞の移動を調整するのに役立ってる。特別な信号分子CXCL12に結合して、細胞にどこに行くかを教えるんだ。この相互作用は免疫反応や組織修復にとって超重要だよ。でも、CXCR4は免疫機能だけじゃなくて、神経系や血管など体のいくつかの組織の発達にも関わってるんだ。

癌におけるCXCR4

研究によれば、CXCR4は乳がん、前立腺がん、メラノーマなどいろんなタイプの癌で高い量が見られるんだ。この受容体の過活性化は、癌細胞が成長して体中に広がるのを助けることがあって、血管形成や新しい場所への移動を促進するんだ。これって、腫瘍内のCXCR4レベルが高いと悪い結果につながることが多いから、患者にとって重大な問題だよ。

CXCR4をターゲットにした現在の治療法

今のところCXCR4を特にターゲットにした唯一の薬はプレリキサフォールって言うんだ。これは特定の癌治療で、骨髄から血流に幹細胞を移動させるのに使われるんだけど、副作用や効果的に使える期間に限界があるんだ。

CXCR4をターゲットにする新しいアプローチ

科学者たちは、既存の薬の制限なくCXCR4の働きをブロックする新しい方法を探してるんだ。一つのアプローチは、プレリキサフォールとは違う方法でCXCR4に結合できる化合物を見つけること。この新しい化合物は、CXCR4の正常な機能に影響を与えずに問題のある効果を止めるかもしれないから、副作用が少なくなるかもね。

新しい化合物の研究

最近の研究では、CXCR4のアクティビティを抑制できる新しいエージェントを見つけるためにいろんな小さな化合物がスクリーニングされたんだ。この研究では、コンピューターモデルを使って、CXCR4に効果的に結合しつつCXCL12が結合する部分を避ける化合物を予測してた。この方法は、他の重要な受容体の機能に干渉せずに癌細胞の移動をブロックできる有望な候補を見つけるのに役立つ。

選ばれた化合物の効果

テストした化合物の中で、AGR1.135とAGR1.137という2つの化合物が期待できる結果を示したんだ。これらの化合物を使うと、CXCL12に反応してCXCR4が集まる能力が減少したんだ。この集まりが起こると、CXCR4はより活性化して細胞の移動を導くのが重要だから、集まりをブロックすることで、CXCL12の信号に対する細胞の移動を妨げることができたんだ。

化合物の詳細な調査

化合物はCXCL12がCXCR4に結合する能力には影響を与えないから、正常な信号伝達は妨げてないんだ。これは、受容体が他の方法では正常に機能することを可能にしつつ、不要な細胞移動を防ぐから良いかもしれないね。

研究では、これらの化合物が細胞死を引き起こしたり、テストした細胞の全体的な健康に影響を与えたりしなかったことも示された。これは新しい治療法を開発する上で重要な要素で、安全性が治療では大事な関心事だからね。

生体モデルでの実験

さらに、ゼブラフィッシュのモデルでこれらの化合物が生きた生物の中でどのように振る舞うかを調べるテストも行われたんだ。よく研究に使われるHeLa細胞をゼブラフィッシュに植え付けたんだけど、AGR1.137で治療すると腫瘍の大きさや癌細胞の広がりが目に見えて減少したんだ。この化合物が、実際の生物システムで癌の成長と移動を制御するのに効果的かもしれないって示唆してるよ。

CXCR4のメカニズムの理解

CXCR4の詳細な研究では、その働きが一つの機能に限らないことが分かったんだ。CXCR4は、文脈や相互作用する分子によって異なる方法で信号を出せるんだ。受容体のセグメントの接続部分のような異なる部分をターゲットにすることで、科学者たちはその機能を微調整して、もっと効果的な治療につながることを期待しているんだ。

健康と病気におけるCXCR4の重要性

CXCR4は癌だけじゃなく、自己免疫疾患やHIVのようなウイルス感染など、たくさんの健康状態にも役立ってるんだ。いろんなプロセスに関わってることから、研究者が新しい治療を作るためにCXCR4に注目する理由がわかるよ。

CXCR4やその相互作用を引き続き研究することで、科学者たちはその活動を調整するためのより良い戦略を見つけようとしてるんだ。これが、いろんな病気の治療に大きな進展をもたらす可能性があるんだ。

CXCR4研究の今後の方向性

CXCR4の働きや効果的にターゲットにする方法についてまだ学ぶべきことはたくさんあるよ。今後の研究は、発見された化合物を洗練し、そのメカニズムを理解し、より複雑な生体システムでの影響を評価することに焦点を当てるんだ。新しい技術やテクノロジーが進化するにつれて、CXCR4をターゲットにしたテーラーメイドの治療法の可能性が、癌やこの受容体に影響される他の病気の治療に革命をもたらすかもしれないよ。

結論

CXCR4の新しい調整因子を見つけようとする努力は有望で、癌や他の病気をより良く管理するための革新的な治療法の道を開くかもしれないよ。この研究は、受容体の活動を微調整しつつ副作用を最小限に抑える負のアロステリック調整因子の可能性を示していて、薬の開発において大きな前進を意味してるんだ。この研究が進むにつれて、CXCR4に関連する病気で課題に直面している患者にとって、より効果的で安全な治療法が見つかるかもしれないんだ。

オリジナルソース

タイトル: Allosteric modulation of the CXCR4:CXCL12 axis by targeting receptor nanoclustering via the TMV-TMVI domain

概要: CXCR4 is a ubiquitously expressed chemokine receptor that regulates leukocyte trafficking and arrest in both homeostatic and pathological states. It also participates in organogenesis, HIV-1 infection and tumor development. Despite the potential therapeutic benefit of CXCR4 antagonists, only one, plerixafor (AMD3100), which blocks the ligand-binding site, has reached the clinic. Recent advances in imaging and biophysical techniques have provided a richer understanding of the membrane organization and dynamics of this receptor. Activation of CXCR4 by CXCL12 reduces the number of CXCR4 monomers/dimers at the cell membrane and increases the formation of large nanoclusters, which are largely immobile and are required for correct cell orientation to chemoattractant gradients. Mechanistically, CXCR4 activation involves a structural motif defined by residues in TMV and TMVI. Using this structural motif as a template, we performed in silico molecular modeling followed by in vitro screening of a small compound library to identify negative allosteric modulators of CXCR4 that do not affect CXCL12 binding. We identified AGR1.137, a small molecule that abolishes CXCL12-mediated receptor nanoclustering and dynamics and blocks the ability of cells to sense CXCL12 gradients both in vitro and in vivo while preserving ligand binding and receptor internalization. Significance StatementThe chemokine receptor CXCR4 and its ligand CXCL12 are key for development, hematopoiesis, neutrophil homeostasis and lymphocyte trafficking. The only commercially available CXCR4 antagonist currently approved for clinical use is plerixafor (AMD3100), a small compound that blocks the ligand-binding site. Unfortunately, its clinical use is limited by poor pharmacokinetics and adverse effects associated with long-term administration. Here, we performed in silico analyses of a small aromatic compound library and in vitro screening to identify allosteric CXCR4 modulators. These compounds abolish the ability of cells to sense chemoattractant gradients without affecting other ligand-mediated functions such as cAMP production or receptor internalization. The selected compounds were also effective in vivo, as demonstrated by reduced tumorigenesis and metastasis in a zebrafish tumor model. Our study describes a new approach to selectively alter some GPCR functions while maintaining other functions.

著者: Mario Mellado, E. M. Garcia-Cuesta, P. Martinez, K. Selvaraju, G. Ulltjärn, A. M. Gomez Pozo, G. D'Agostino, S. Gardeta, A. Quijada-Freire, P. Blanco Gabella, C. Roca, D. del Hoyo, R. Jimenez-Saiz, A. Garcia-Rubia, B. Soler Palacios, P. Lucas, R. Ayala-Bueno, N. Santander Acerete, y. carrasco, C. Oscar Sorzano, A. Martinez, N. E. Campillo, L. D. Jensen, J. M. Rodriguez Frade, C. Santiago

最終更新: 2024-05-29 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.19.567737

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.19.567737.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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