ビシミダゾアクリドンの作用機序、結腸癌に対する強力で選択的活性を持つ新薬

抗腫瘍ビシミダゾアクリドンは、最近、in vitroおよびin vivoでヒト結腸癌細胞を選択的に標的とすることが示されており、臨床開発の優れた候補であると思われる二機能性DNAバインダーです。私たちは、in vitroでメラノーマ細胞（SKMEL2）よりもヒト結腸癌細胞（HCT116）に対して1,000〜10,000倍毒性がある1つのビシミダゾアクリドンWMC26の作用メカニズムを研究しました。WMC26に曝露したプラスミドDNAは、A-Tリッチ部位でDNase Iによる消化の増強を示し、薬物結合時のDNA立体構造の変化を示唆しています。これらの結果により、DNAビシ留め物であるジテルカリニウムで実証されているように、修復エキンクレアーゼによるDNA曲げの特定の認識により、WMC26が選択的に毒性があるかどうかを調査することになりました。無傷の修復能力を持つ原核生物細胞と真核生物細胞の両方が、WMC26に選択的に敏感であることが示されており、切除修復がその毒性において役割を果たすことを強く示しています。WMC26発色団の蛍光を利用した共焦点顕微鏡研究は、核核細胞質領域に化合物局在を示した。これは、ジテラシウムについて以前に知られていたように、細胞質DNAが標的である可能性を示している。化合物のこの不可逆的な蓄積の後に、細胞質と細胞死の空胞化が徐々に続いた。WMC26またはジテルカリニウムで処理した両方の株の細胞周期分析により、後者はG1-G0でHCT116成長停止を誘導したが、WMC26はG2-Mで細胞周期をブロックしたことが示されました。SKMEL2細胞は、いずれの治療の結果として細胞周期の変化を受けませんでした。私たちのデータは、WMC26がin vitroでジテラシウムの10〜100倍の細胞毒性であることを示しています。ジテルカリニウムと同様に、WMC26は、切除修復プロセスを含むメカニズムを介して、細胞質要素を介してその毒性を発揮するように見えます。しかし、その高選択的な細胞毒性は、敏感な結腸癌細胞の追加の未定義の標的に起因する可能性があります。

Antitumor bisimidazoacridones are bifunctional DNA binders which have recently been shown to selectively target human colon carcinoma cells in vitro and in vivo and appear to be excellent candidates for clinical development. We have studied the mechanism of action of one bisimidazoacridone, WMC26, which is 1,000-10,000 times more toxic to human colon carcinoma cells (HCT116) than to melanoma cells (SKMEL2) in vitro. Plasmid DNA exposed to WMC26 showed enhanced digestion by DNase I at A-T-rich sites, suggesting alterations in DNA conformation upon drug binding. These results led us to investigate whether WMC26 was selectively toxic due to a specific recognition of DNA bends by repair excinucleases, as has been demonstrated with the DNA bisintercalator, ditercalinium. Both prokaryotic and eukaryotic cells with intact repair capacity were shown to be selectively sensitive to WMC26, strongly indicating that excision repair plays a role in its toxicity. Confocal microscopy studies utilizing fluorescence of the WMC26 chromophore showed compound localization in the perinuclear cytoplasmic area, as had been previously noted for ditercalinium, indicating that cytoplasmic DNA could be the target. This irreversible accumulation of compound was gradually followed by vacuolization of the cytoplasm and cell death. Cell cycle analysis of both lines treated with WMC26 or with ditercalinium showed that, while the latter induced HCT116 growth arrest at G1-G0, WMC26 also blocked the cell cycle at G2-M; SKMEL2 cells did not undergo any changes in cell cycle as a result of either treatment. Our data show that WMC26 is 10-100 times more cytotoxic than ditercalinium in vitro. Like ditercalinium, WMC26 appears to exert its toxicity via cytoplasmic elements, through a mechanism involving excision repair processes. However, its highly selective cytotoxicity may stem from additional undefined targets in sensitive colon cancer cells.