Forskare vid National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), del av National Institutes of Health, har utvecklat ett system för att påskynda upptäckten av kemiska föreningar som hämmar ett enzym som är inblandat i ett antal cancerformer. Uppsättningen verktyg och metoder, som forskarna använde för att testa mer än 16, 000 föreningar, beskrivs i en ny tidning publicerad i Journal of Biological Chemistry .

Enzymet, NSD2, är överaktiv vid cancer som akut lymfatisk leukemi och vissa typer av multipelt myelom, så att hämma NSD2-aktivitet verkar vara en lovande strategi för att behandla dessa tillstånd. Men, än så länge, forskare har inte kunnat hitta några kemikalier som tillförlitligt blockerar NSD2 ens i ett provrör i laboratoriet, mycket mindre att testa som drogkandidater i levande modeller.

"Det finns en total brist på tillgängliga kemiska sonder, drogliknande molekyler, för att hjälpa till att studera (NSD2) funktion, sa Matthew Hall, NCATS-forskaren som övervakade det nya arbetet.

En del av anledningen till att det har varit svårt att upptäcka kemiska hämmare av NSD2 är att enzymet är svårt att arbeta med i laboratoriet. NSD2 modifierar histoner, proteinerna kring vilka DNA lindas. Av tekniska skäl, forskare studerar vanligtvis denna typ av aktivitet med hjälp av ett fragment av enzymet och ett fragment av histonprotein. Men NSD2 fungerar bara på hela nukleosomer:enheter av histonprotein i kombination med DNA.

"(NSD2 och liknande proteiner) är väldigt kräsna, eftersom de föredrar att bara verka på hela nukleosomer, " sa Hall. "De är snobbiga när det kommer till vad de är villiga att interagera med."

Samarbetar med bioteknikföretaget Reaction Biology, Halls lag, inklusive huvudförfattaren Nathan Coussens, utvecklade laboratorietester som involverade hela nukleosomer som kunde användas för att se om NSD2 kunde modifiera histonproteiner i närvaro av olika föreningar. De föreningar som teamet testade kom från NCATS enorma bibliotek av bioaktiva kemikalier.

Men att hitta en förening som verkar blockera NSD2-aktivitet är bara början. För att bekräfta att kemikalierna som identifierades i den initiala massiva screeningen verkligen var bona fide-hämmare som på ett tillförlitligt och reproducerbart sätt skulle utföra denna funktion i framtida forskarstudier, NCATS-teamet behövde använda flera typer av biokemiska metoder för att bekräfta aktiviteten hos varje förening.

"Vi screenade 16, 000 molekyler, och vi fick 174 träffar, men det betyder inte att de alla verkligen fungerar, " sa Hall. "När vi går igenom (ytterligare screeningmetoder), vi kommer ner till 44 molekyler. Du triagerar kandidater från din skärm efter att du rigoröst bett din molekyl att bevisa sig själv för dig."

Med flera molekyler som nu har visat sig i denna omgång av screening, Halls team hoppas kunna fortsätta sökandet efter pålitliga NSD2-hämmare som kan användas som forskningsverktyg och sedan, längre ner på vägen, möjligen som mediciner.

"Vi planerar att screena hundratusentals molekyler för att hitta molekyler som kan optimeras för hämning av NSD2 och sprida dessa till forskarvärlden, sa Hall.