Published online: 2 march 2014, corrected after print 4 April 2014.

Dual kinase-bromodomain inhibitors for rationallydesigned polypharmacology

doi: 10.1038/nchembio.1471

Nat. Chem. Biol. 10, 305–313 (2014)

www.nature.com/nchembio/journal/v10/n4/full/nchembio.1471.html

표적치료에 대한 임상반응의 내구력을 향상시키기 위해서는 복합적인 암을 유발하는 인산화효소(kinase)들을 동시에 저해하는 전략이 필요합니다. 따라서 다중표적을 가진 인산화효소 저해제(kinase inhibitor)들을 찾아내는 것이 도전과제인데. 이 논문에서는 기존의 인산화효소 저해제들이 새로운 암치료제로 떠오른 에피제네틱 리더 도메인(epigenetic reader domain)의 하나인 브로모도메인(bromodomain) BET family를 동시에 저해한다는 사실을 밝혀냈습니다. 특히, PLK1 kinase inhibitor인 BI-2536과 JAK2-FLT3 kinase inhibitor인 TG-101348은 BET family 중 하나인 BRD4에 나노단위의 활성을 보이는 것으로 나타났습니다. 이는 발암경로(oncogenic pathway)에 독립적으로 작용하는 활성들의 조합이기 때문에 단일 약품으로 복합 표적치료를 하는 새로운 전략이 될 수 있습니다. 게다가, 이중 인산화효소-브로모도메인 저해제의 일반적인 전략이 될 수 있는 구조적 활성 관계와 공동 결정체의 설계특성을 찾아내었습니다.

브로모도메인을 가진 BET family는 c-Myc, Aurora B, Bcl-2와 같이 암의 성장과 생존에 필수적은 많은 유전자들의 발현을 주절하는 전사조절자입니다. 이 논문에서는 기존에 특이표적의 인산화효소 저해제로 개발되었던 약물들이 다양한 브로모도메인을 저해할 가능성을 가졌다는 것을 Alphascreen, Temperature Shift assay, Isothermal titration calorimetry(ITC) 등의 실험을 통해 검증해내었습니다. 또한 광퇴색후형광회복(FLAP; Fluorescent recovery after photobleaching)과 western blot을 수행하여 인산화효소 저해제들인 BI-2536와 TG-101348과 기존 브로모도메인의 저해제로 잘 알려진 JQ-1이나 I-BET와 비교한 결과, 인산화효소 저해제들이 브로모도메인 저해제와 유사하게 BET를 저해함을 확인했습니다. 

게다가 인산화효소의 변이로 인하여 인산화효소에 대한 약물저항성을 가진 세포주(cell line)으로 인산화효소 저해제들의 BET 저해력을 실험한 결과, 인산화효소에 대한 활성과 별개로 브로모도메인의 활성은 변하지 않음을 확인했습니다. 저자들은 이점이 표적치료의 선별력을 크게 높이는 장점으로 작용할 것으로 판단하였습니다. 따라서 여러 질병경로(disease pathway)을 표적으로 하는 최적화된 이중 인산화효소-브로모도메인 저해제가 기존 표적 암치료제보다 향상된 효능과 내구력을 가진 새로운 약물세대가 될 것을 기대하고 있습니다.