多価ディスプレイによるメタロプロテアーゼ阻害剤TAPI-2の強化

メタロプロテアーゼは、増殖、移動、修復、浸潤/転移などの重要な細胞プロセスの膨大な配列を調節します。そうすることで、メタロプロテアーゼは、動脈硬化症、関節炎、癌転移、虚血性脳損傷を含む複数の障害の病因に重要な役割を果たすことが示されています。したがって、多くの研究は、これらの疾患および他の疾患の進行に対する潜在的な治療上の利点を提供するために、メタロプロテアーゼ阻害剤の開発に焦点を当てています。メタロプロテアーゼのより強力な阻害剤を生成するために、リングオープンメタセシス重合（ROMP）に由来するメタロプロテアーゼ阻害剤の多価ディスプレイを合成しました。具体的には、広範囲のメタロプロテアーゼ阻害剤であるTAPI-2の多価リガンドを、アミン由来のn-ヒドロキシシニミドエステルポリマーとのアミン含有阻害剤を共役すると生成されました。膜貫通タンパク質セマフォリン4D（SEMA4D）のメタロプロテアーゼ依存性切断を監視することにより、単独のTAPI-2と比較して多価TAPI2による阻害の強化を実証しました。多価阻害剤の効力をさらに最適化するために、ポリマーの長さと阻害剤リガンド密度（モル画分、χ）を系統的に変化させました。リガンド密度は、多価TAPI-2ディスプレイによって引き起こされる阻害の効力に適した役割を果たしているが、ポリマーの長さは阻害剤の効力によりはるかに大きな効果をもたらし、最短のポリマーが最大レベルの阻害を達成することを観察した。これらの発見は、メタロプロテアーゼ阻害剤の効力を高めるために多価ディスプレイの使用を検証し、さらにこれは、標的に対する他の小分子の効力を高めるための有用なアプローチである可能性があることを示唆しています。

Metalloproteases regulate a vast array of critical cellular processes such as proliferation, migration, repair, and invasion/metastasis. In so doing, metalloproteases have been shown to play key roles in the pathogenesis of multiple disorders including arteriosclerosis, arthritis, cancer metastasis, and ischemic brain injury. Therefore, much work has focused on developing metalloprotease inhibitors to provide a potential therapeutic benefit against the progression of these and other diseases. In order to produce a more potent inhibitor of metalloproteases, we synthesized multivalent displays of a metalloprotease inhibitor derived from the ring-opening metathesis polymerization (ROMP). Specifically, multivalent ligands of a broad-spectrum metalloprotease inhibitor, TAPI-2, were generated upon conjugation of the amine-bearing inhibitor with the ROMP-derived N-hydroxysuccinimide ester polymer. By monitoring the metalloprotease dependent cleavage of the transmembrane protein Semaphorin4D (Sema4D), we demonstrated an enhancement of inhibition by multivalent TAPI-2 compared to monovalent TAPI-2. To further optimize the potency of the multivalent inhibitor, we systematically varied the polymer length and inhibitor ligand density (mole fraction, χ). We observed that while ligand density plays a modest role in the potency of inhibition caused by the multivalent TAPI-2 display, the length of the polymer produces a much greater effect on inhibitor potency, with the shortest polymer achieving the greatest level of inhibition. These findings validate the use of multivalent display to enhance the potency of metalloprotease inhibitors and further, suggest this may be a useful approach to enhance potency of other small molecule towards their targets.