マクロファージを標的にしてぶどう膜メラノーマ治療を改善する
研究によると、免疫細胞を改良することでがん治療の反応を良くできるかもしれないって。
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目次
マクロファージは腫瘍の中によくいる免疫細胞の一種なんだ。これらは他のがん治療がどう機能するかを変えることが知られている。ぶどう膜メラノーマ(UM)は厄介な目のがんで、ほとんどの治療にあまり反応しないんだ、特に肝臓に広がると。腫瘍関連マクロファージ(TAM)がUMに多くいると、患者の予後が悪くなるってことが関連づけられている。だから、これらのマクロファージの行動を変えることができれば、がん治療の効果を高める手助けになるかもしれない。
がんにおけるマクロファージの役割
マクロファージは腫瘍内で見られる最も一般的な免疫細胞の一つだ。活性化の状態によって腫瘍の成長と戦うか、助けるかが決まる。UMでは、これらの細胞ががんの成長と広がりをサポートする傾向があり、患者の予後を悪化させる。このため、UMの治療を改善するために、これらの細胞の行動をどう変えるかを研究することが重要なんだ。
薬の再利用
薬の再利用は、既存の薬を新しい目的で使うことを指す。この方法は効果的な治療法を見つけるプロセスを早めることができる。なぜなら、これらの薬の安全性や分布はすでに知られているから。研究者は患者のデータを分析することで、既存の薬で影響を受ける免疫細胞の新しいターゲットを見つけることができる。このアプローチは、TAMをターゲットにした新しい効果的なUM治療につながる可能性がある。
TAMネットワークの理解
薬の再利用のための新しいターゲットを見つけるために、TAMに関連する相互作用のネットワークが作られた。このネットワークは、TAMがどのように機能するかに関与する多くのタンパク質や遺伝子を含んでいる。異なる研究からのデータを統合することで、研究者たちはTAMの行動に重要な遺伝子やタンパク質を特定し、薬の作用のための新しいターゲットを見つけることができる。
ターゲットの特定のステップ
研究者たちはTAMのネットワークを構築するためにさまざまなデータセットを集めた。健康な細胞とがん細胞からの遺伝子発現に関する情報を組み合わせて、有意な違いを見つけた。これにより、TAMでより活発な遺伝子を特定し、腫瘍成長を促進する可能性があることが示された。
ネットワーク構築
このプロセスでは、さまざまな情報源からのデータを集めて、詳細な相互作用のネットワークを作成した。結果のネットワークは、TAM内での異なるタンパク質や遺伝子の協力を可視化するのに役立った。
遺伝子発現分析
高度な技術を用いて、研究者はTAMの遺伝子発現レベルを健康な細胞と比較して分析した。TAMで有意に活発な遺伝子が多く特定され、新しい治療のための可能性のあるターゲットがハイライトされた。
コアネットワークの抽出
最初のネットワークを分析した後、研究者たちはTAMの活動に重要な役割を果たす、より小さくて接続されたコアネットワークの遺伝子に焦点を当てた。このコアネットワークには、潜在的な薬による介入のためのいくつかの有望なターゲットが含まれていた。
ファルマコフォアモデリング
ファルマコフォアモデリングは、潜在的な薬がターゲットタンパク質とどのように相互作用するかを特定するための方法だ。これはタンパク質の三次元モデルを作成し、それを既存の薬のライブラリでスクリーニングすることを含む。このモデリングにより、既存の薬がTAMの望ましいターゲットに効果的に結合するかどうかを予測するのに役立つ。
薬のスクリーニング
ファルマコフォアモデルを使用して、研究者たちは承認された薬の大規模データベースをスクリーニングした。このプロセスにより、TAMの選択されたタンパク質ターゲットと相互作用する可能性のあるいくつかの薬が特定された。それはUMの新しい治療オプションにつながるかもしれない。
インビトロバリデーション
計算分析によって得た予測を確認するために、研究者たちは実験室での実験を行った。これには、TAMの活動に対する影響を観察するために、免疫細胞に潜在的な薬候補を用いて治療することが含まれていた。
クインダマイシンの調査
このプロセスで特定された薬の一つがクインダマイシンだ。この抗生物質はTAMの行動に影響を与える可能性のあるメカニズムを持っている。研究者たちは、クインダマイシンがTAMの炎症反応を減少させ、より良い治療結果をサポートできるかをテストした。
実験デザイン
実験のセットアップでは、TAMに似た培養マクロファージにクインダマイシンを治療し、NLRP3インフラマソームを活性化させる毒素で刺激することが含まれた。研究者たちは、炎症レベルを示すサイトカインの放出など、さまざまな結果を測定した。
クインダマイシンテストの結果
テストの結果、クインダマイシンを使用することで炎症促進マーカーの分泌が減少し、TAMの炎症を効果的に低下させる可能性が示唆された。これらの結果は、腫瘍の進行における免疫反応に対してクインダマイシンが有益な効果を持つかもしれないことを示している。
カスパーゼ-1活性
カスパーゼ-1は炎症プロセスの重要な酵素で、NLRP3インフラマソームの活性化に関与している。研究により、クインダマイシンがカスパーゼ-1の活性化も減少させることが確認され、TAMの行動を変える可能性のある役割をさらに支持している。
ぶどう膜メラノーマ治療への影響
この研究結果は、特にクインダマイシンを使ってTAMの行動を変えることで、UMの免疫療法の効果を高めることができる可能性を示唆している。このアプローチは、免疫反応のためのより好ましい腫瘍微小環境を作ることを目指していて、患者の結果を改善するかもしれない。
結論
この研究は、UMに取り組む新しいアプローチを強調しており、腫瘍の進行におけるTAMの役割に焦点を当てている。既存の薬を利用することで、研究者たちはこの厄介ながんに対する治療反応を改善できる効果的な新しい治療法を見つけることを目指している。計算分析と実験室での検証の統合は、UMや他のがんに対する将来の調査や治療開発にとって有望な道を提供している。
タイトル: The integration of network biology and pharmacophore modeling suggests repurposing Clindamycin as an inhibitor of pyroptosis via Caspase-1 blockage in tumor-associated macrophages
概要: BackgroundUveal melanoma (UM) is a highly malignant intraocular tumor with a poor prognosis and response to therapy, including immune checkpoint inhibitors (ICIs), after the onset of liver metastasis. The metastatic microenvironment contains high levels of tumor-associated macrophages (TAMs) that correlate positively with a worse patient prognosis. We hypothesized that one could increase the efficacy of ICIs in UM metastases by immunomodulating UM-associated macrophages. MethodsTo identify potential targets for the immunomodulation, we created a network-based representation of the biology of TAMs and employed (bulk and single-cell) differential gene expression analysis to obtain a regulatory core of UM macrophages-associated genes. We utilized selected targets for pharmacophore-based virtual screening against a library of FDA-approved chemical compounds, followed by refined flexible docking analysis. Finally, we ranked the interactions and selected one novel drug-target combination for in vitro validation. ResultsBased on the generated TAM-specific interaction network (3863 nodes, 9073 edges), we derived a UM macrophages-associated regulatory core (74 nodes, 286 edges). From the regulatory core genes, we selected eight potential targets for pharmacophore-based virtual screening (YBX1, GSTP1, NLRP3, ISG15, MYC, PTGS2, NFKB1, CASP1). Of 266 drug-target interactions screened, we identified the interaction between the antibiotic Clindamycin and Caspase-1 as a priority for experimental validation. Our in vitro validation experiments showed that Clindamycin specifically interferes with activated Caspase-1 and inhibits the secretion of IL-1{beta}, IL-18, and lactate dehydrogenase (LDH) in macrophages after stimulation. Our results suggest that repurposed Clindamycin could reduce pyroptosis in TAMs, a pro-inflammatory form of programmed immune cell death favouring tumor progression. ConclusionWe were able to predict a novel Clindamycin-Caspase-1 interaction that effectively blocks Caspase-1-mediated inflammasome activity and pyroptosis in vitro in macrophages. This interaction is a promising clinical immunomodulator of the tumor microenvironment for improving ICI responsivenss. This work demonstrates the power of combining network-based transcriptomic analysis with pharmacophore-guided screening for de novo drug-target repurposing. Graphical Abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=104 SRC="FIGDIR/small/576201v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (26K): [email protected]@1af0dcaorg.highwire.dtl.DTLVardef@1b272aborg.highwire.dtl.DTLVardef@86572b_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG
著者: Julio Vera Gonzalez, A. Weich, C. Flamann, J. Berges, K. P. Singh, D. Chambers, X. Lai, O. Wolkenhauer, C. Berking, G. Kroenke, S. Gupta, H. Bruns
最終更新: 2024-01-22 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576201
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576201.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。
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