Лечение аутоиммунных заболеваний через таргетное воздействие на звенья в каскаде реакций врожденного иммунитета
Аномальная активация врожденного иммунитета ассоциирована с целым рядом аутоиммунных заболеваний. Поиск новых препаратов, таргетно воздействующих на молекулы, участвующие в каскадах реакций врожденной иммунной системы, является крайне актуальной задачей.
Стимулятор генов интерферона (stimulator of interferon genes, STING) — это трансмембранный белок, который в организме человека кодируется геном ТМЕМ173 и играет важную роль во врожденном иммунитете. STING выполняет функцию сигнальной молекулы, стимулируя выработку интерферонов типа I (IFN-I) в ответ на взаимодействие с циклическими динуклеотидами, такими как циклические молекулы ГМФ-АМФ (синтезируемые цикло-ГМФ-АМФ-синтазой в ходе воспалительных процессов) или циклическими динуклеотидами бактериального происхождения (появляющимися в цитоплазме при внутриклеточной инфекции). Кроме того, известно, что хроническая активация STING сопутствует множеству воспалительных заболеваний, в том числе генетическому синдрому Айкарди-Гутьерса.
Швейцарские ученые провели химический скрининг активных молекул, способных взаимодействовать со STING и, тем самым, регулировать его активность. Эффективность найденных соединений тестировали на культурах макрофагов, полученных из костного мозга мыши. На первом этапе эксперимента ученым удалось выявить 2 низкомолекулярных производных нитрофурана - C-178 и C-176, являющихся сильными антагонистами STING. Однако выяснилось, что найденные антагонисты являются строго видоспецифичными и способны ингибировать только мышиный белок STING, в отношении же человеческого STING C-178 и C-176 не проявляют своих свойств.
Используя методы клик-химии, исследователи разобрались в механизме ингибирования STING найденными низкомолекулярными соединениями. С помощью замены функциональных групп на молекулах C-178 и C-176 и удаления или замещения отдельных элементов в структуре STING было показано, что C-178 и C-176 ковалентно связываются с цистеином в 91 положении на N-конце STING. Это взаимодействие, в свою очередь, блокирует дальнейшее пальмитилирование STING.
Вместе с тем, известно, что при активации STING его агонистом – акридоноуксусной кислотой (10-carboxymethyl-9-acridanone, CMA) запускается процесс пальмитилирования STING, в результате которого его молекулы начинают собираться в кластеры. Такие мультимерные комплексы, состоящие из белка STING, взаимодействуют с TANK-связывающей киназой-1 (TANK-binding kinase-1, TBK1), передавая, таким образом, сигнал по каскаду воспалительных реакций врожденного иммунитета. Исследователи показали, что C-178 и C-176 ингибируют STING именного на этапе кластеризации, блокируя пальмитилирование его молекулы.
Эксперименты на мышах с системными воспалительными заболеваниями (с мутантным геном Trex (-/-)) показали, что ингибитор C-176 эффективно понижает концентрацию IFN-I в сыворотке, а также значительно уменьшает аутоиммунные воспалительные процессы в сердце.
На следующем этапе работы ученые сконцентрировались на поиске структурных аналогов C-178 и C-176, способных ингибировать человеческий белок STING. После проведения ряда дополнительных химических скринингов был найден аналог C-178 и C-176 - H-151, способный ковалетно взаимодействовать с молекулой человеческого STING и блокировать его пальмитилирование. Было показано, что при связывании STING с H-151 блокируется дальнейшее фосфорилирование TBK1 и значительно понижается выработка IFN-I.
На данный момент исследователи успешно протестировали H-151 на культурах тканей человека. Требуется провести еще немало экспериментов, однако авторы возлагают большие надежды на то, что препараты на основе данной молекулы смогут применяться в терапии аутоиммунных заболеваний.