Kanser tedavisine yönelik MDM2-p53 eksenini  ilaç yeniden konumlandırması ile hedeflemek
Targeting the MDM2-p53 axis with drug repurposing for cancer treatment
Yazar: NAEEM ABDUL GHAFOOR
Danışman: DOÇ. DR. AYŞEGÜL YILDIZ
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Genetik = Genetics ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Antikanser = Anticancer

Özet:
Kanser, dünya çapında önemli bir morbidite ve mortalite nedeni olmaya devam etmektedir ve kemoterapi, immünoterapi ve hücre tedavisi gibi mevcut tedaviler birçok hastada etkili olsa da, yeni terapötik seçeneklerin geliştirilmesi acil bir öncelik olmaya devam etmektedir. Mouse double minute 2 (MDM2) geni, hücresel büyüme, apoptoz ve DNA onarımının düzenlenmesinde kritik bir rol oynayan tümör baskılayıcı protein olan p53'ün düzenleyicisidir. Son derece önemli role sahip olmasından, MDM2 yeni kanser tedavileri geliştirmeyi amaçlayan kapsamlı araştırmalara konu olmuştur. Bu çalışmada, MDM2 proteinin inhibitörü olarak küçük moleküllerin potansiyel in vitro etkinliğini tahmin edebilen nicel bir yapı-aktivite ilişkisi modeli oluşturmak için makine öğrenemeye tabanlı bir yaklaşım kullanılarak 5883 FDA onaylı ilacı tarandı, daha sonra moleküler kenetleme ve moleküler dinamik simülasyonları kullanılarak MDM2 proteine karşı affiniteleri in silico yöntemleri ile incelendi. Çalışma kapsamında geliştirilen puanlama matri̇se göre, iki antihistaminik ilacı, setirizin (CZ) ve rupatadin (RP), in silico analizlerinde özellikle olumlu sonuçlar sergilemiştir. CZ ve RP'nin p53 yolunun aktivatörleri olarak potansiyelini daha fazla değerlendirmek için, eski ilaçların insan glioblastoma ve nöroblastoma hücre hatların canlılığın üzerindeki etkinlikleri araştırıldı. Hem CZ hem RP bashedilen hücre hatları üzerinde doza bağlı bir şekilde hücre canlılığı üzerine etki sergilemiştir. CZ'nin IC50 değeri U87 ve SH-SY5Y hücre hatlarında sırasıyla 271.4 ve 366.1 µg/mL olarak bulunurken, RP'nin IC50 değeri aynı hücre hatlarında sırasıyla 218.1 ve 256.7 µg/mL olarak bulunmuştur. Kantitatif reverse transkriptaz PCR ile yapılan ileri araştırmalarda, CZ ile muamele edilen hücre hatlarının, ilgili araç kontrollerine kıyasla hücre döngüsü durması, apoptoz ve DNA hasarı yanıtında yer alan p53 ile düzenlenen genlerin ekspresyonunu arttırıldığını ortaya koymuştur. Bu bulgular CZ'nin MDM2'yi inhibe ederek p53 yolağını aktive ettiğini göstermektedir. Bu çalışma, CZ'nin MDM2-p53 ekseninin bir modülatörü olarak potansiyel kullanımını ve kanser tedavisi için yeniden kullanımını destekleyen klinik öncesi kanıtlar sunmaktadır.

Abstract:
Cancer remains a major cause of morbidity and mortality worldwide, and while current therapies such as chemotherapy, immunotherapy, and cell therapy have been effective in many patients, the development of novel therapeutic options remains an urgent priority. Mouse double minute 2 (MDM2) is a key regulator of the tumor suppressor protein p53, which plays a critical role in regulating cellular growth, apoptosis, and DNA repair. Consequently, MDM2 has been the subject of extensive research aimed at developing novel cancer therapies. In this study, we employed a machine learning-based approach to establish a quantitative structure-activity relationship model capable of predicting the potential in vitro efficacy of small molecules as MDM2 inhibitors. Our model was used to screen 5883 FDA-approved drugs, resulting in the identification of promising hits that were subsequently evaluated using molecular docking and molecular dynamics simulations. Two antihistamine drugs, cetirizine (CZ) and rupatadine (RP), exhibited particularly favorable results in the initial in silico analyses. To further assess their potential use as activators of the p53 pathway, we investigated the effect of the former drugs on human glioblastoma and neuroblastoma cell lines' viability. Both compounds significantly reduced the viabiltiy of the former cell lines in a dose-dependent manner. The IC50 of CZ was found to be 271.4 and 366.1 µg/mL on U87 and SH-SY5Y cell lines, respectively, while the IC50 of RP was found to be 218.1 and 256.7 µg/mL on the same cell lines, respectively. Further investigation by quantitative reverse transcriptase PCR revealed CZ-treated cell lines to upregulate the expression of p53-regulated genes involved in cell cycle arrest, apoptosis, and DNA damage response compared to their respective vehicle controls. These findings suggest that CZ activates the p53 pathway by inhibiting MDM2. Our results provide compelling preclinical evidence supporting the potential use of CZ as a modulator of the MDM2-p53 axis and its plausible repurposing for cancer treatment.