針對Class III PI3K為標靶所設計之抗癌新藥開發與機轉探討

Phosphoinositide 3-kinases (PI3Ks) 可區分為class I~III︽在細胞內以phosphatidylinositol 為受質︽針對 inositol ring 上面的第三個碳所接的hydroxyl group 進行磷酸化〈而當中PIK3C3 是class III PI3K 的唯 一成員︽能夠在細胞內合成出phosphatidylinositol 3-phosphate (PtdIns3P)︽而PtdIns3P 能夠吸引含有 FYVE 或是PX domain 的蛋白質︽進一步參與endosome 的成熟過程以及autophagosome 的形成〈目前 已知PIK3C3 參與兩大類複合體的運作「(i) PIK3C3/Vps15/Beclin-1/Atg14L (Barkor) ︽主要與 autophagosome 的形成有關﹀ (ii) PIK3C3/Vps15/Beclin-1/UVRAG︽主要與endosome 成熟有關〈近來 的研究也發現︽在細胞缺乏養分的情況下︽mTOR/S6K1 的活化以及蛋白質的合成︽PIK3C3 的參與是 必須的〈由於autophagy︾endosome 的成熟以及蛋白質的合成對於癌細胞的生長以及維持是很重要的︽ 而PIK3C3 在這些過程皆扮演重要角色︽因此我們假設PIK3C3 在抗癌藥物的研發中︽是一個很有潛 力的藥物作用靶點〈然而目前研發出具有抑制PIK3C3 能力的藥物︽像是3-methyladenine︾wortmannin 以及LY294002︽皆屬於廣泛性抑制PI3K 的藥物〈這一類藥物的缺點是藥物強度較弱︽或是缺乏對於 PIK3C3 的選擇性︽因此無法單獨探討PIK3C3 的功能與抗癌效果〈截至目前為止︽文獻中所能發現最 具有選擇性以及對於PIK3C3 抑制能力最強的藥物為SAR405︽其結合常數KD 值為1.5 nM〈本實驗室 近來針對PIK3C3 進行藥物篩選︽發現compound 93 具有高度活性以及選擇性︽其結合常數KD 值為 0.53 nM〈目前初步的結果顯示︽compound 93 在膀胱癌細胞株中︽相較於SAR405 及3-methyladenine︽ 具有較高的細胞毒殺能力〈此外︽compound 93 能夠在細胞核的周圍︽引起許多透光的小囊泡產生︽ 並且增加細胞中SQSTM1 蛋白表現量〈這些證據顯示compound 93 能夠抑制PIK3C3︽進而干擾細胞 中囊泡的運送以及阻止autophagy 的進行〈根據以上的理由︽我們認為PIK3C3 為抗癌新藥研發之良 好標的︽將進一步探討PIK3C3 對於癌細胞生長的重要性︾參與新穎性PIK3C3 抑制劑開發以及研究 其藥理機轉〈本研究計畫需要達成三個的特殊目標︽目標一「利用基因減量(gene knockdown)以及專 一性之PIK3C3 抑制劑︽驗證PIK3C3 於癌細胞生長的重要性﹀同時驗證本實驗室開發活性化合物 compound 93 之藥物作用標的︽以及研究其抗癌作用於藥理機轉〈目標二︽針對目前具有活性之化合 物︽修改其化學結構︽找到藥效最強︾最具PIK3C3 選擇性以及具有良好藥物動力學之先導藥物(lead compound)〈同時驗證先導藥物之作用標的︽並且測試其與臨床使用之化療藥物︾標靶藥物合併後之 抗癌效果〈目標三︽測試先導藥物於動物體內︽單一使用或是合併使用之抗癌效果〈同時利用腫瘤組 織︽驗證藥物作用機轉以及所影響下游之訊息傳遞路徑〈藉由執行上述三項目標︽我們希望能夠透過 本計劃︽找到具有潛力之PIK3C3 專一性抑制劑︽提供癌症病人未來治療上的新契機〈