ハイスループットスクリーンは、ヒト腎臓尿細管上皮細胞増殖を刺激するDYRK1A阻害剤ID-8を識別します

背景：近位尿細管中の上皮細胞の死はAKIの主な原因であると考えられていますが、腎臓障害を生存する上皮細胞は、増殖する顕著な能力を持っています。近位尿細管上皮細胞は、損傷後の腎臓の再生において主要な役割を果たすため、AKIを治療する潜在的なアプローチは、これらの細胞の増殖を刺激することができる再生治療薬を発見することです。 方法：1902年の生物学的に活性化合物を使用してハイスループットの表現型スクリーンを実施して、in vitroで一次ヒト近位尿細管上皮細胞の増殖を促進する新しい分子を特定しました。 結果：一次スクリーニングは、尿細管上皮細胞の増殖を刺激した129の化合物を特定しました。これらの化合物に対する4つの用量の範囲にわたる二次スクリーンは、8つが細胞数の大幅な増加と、コントロール条件と比較して、修飾チミジン類似体EDU（活発に増殖する細胞を示す）の取り込みをもたらすことを確認しました。これらの8つの化合物は、低酸素、塩化カドミウム、シクロスポリンA、またはポリミキシンBによって誘発された損傷後、in vitroでの尿細管細胞増殖を刺激しました。候補者は、2次元培養モデルで堅牢なプロロフィラティブ効果があり、微生理学的、3次元細胞培養システムであると特定されています。ターゲットエンゲージメントと遺伝的ノックダウン研究、およびRNAシーケンスにより、ID-8のDYRK1Aへの結合とサイクリンおよびその他の細胞周期調節因子のアップレギュレーションが確認され、上皮細胞の増殖につながりました。 結論：in vitroでの急性損傷後のヒト腎臓尿細管上皮細胞の増殖を刺激する潜在的なクラス初の化合物を特定しました。

BACKGROUND: The death of epithelial cells in the proximal tubules is thought to be the primary cause of AKI, but epithelial cells that survive kidney injury have a remarkable ability to proliferate. Because proximal tubular epithelial cells play a predominant role in kidney regeneration after damage, a potential approach to treat AKI is to discover regenerative therapeutics capable of stimulating proliferation of these cells. METHODS: We conducted a high-throughput phenotypic screen using 1902 biologically active compounds to identify new molecules that promote proliferation of primary human proximal tubular epithelial cells in vitro. RESULTS: The primary screen identified 129 compounds that stimulated tubular epithelial cell proliferation. A secondary screen against these compounds over a range of four doses confirmed that eight resulted in a significant increase in cell number and incorporation of the modified thymidine analog EdU (indicating actively proliferating cells), compared with control conditions. These eight compounds also stimulated tubular cell proliferation in vitro after damage induced by hypoxia, cadmium chloride, cyclosporin A, or polymyxin B. ID-8, an inhibitor of dual-specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase 1A (DYRK1A), was the top candidate identified as having a robust proproliferative effect in two-dimensional culture models as well as a microphysiologic, three-dimensional cell culture system. Target engagement and genetic knockdown studies and RNA sequencing confirmed binding of ID-8 to DYRK1A and upregulation of cyclins and other cell cycle regulators, leading to epithelial cell proliferation. CONCLUSIONS: We have identified a potential first-in-class compound that stimulates human kidney tubular epithelial cell proliferation after acute damage in vitro.