Identification of Adenosine Receptor Modulators and Their Anticancer Properties

Mgr. Jana KOTULOVÁ

Disertační práce

Abstract:

Ačkoliv byly dříve přehlížené, adenosinové receptory (AR) jsou dnes považovány za atraktivní protinádorové cíle. AR jsou jako receptory spřažené s G proteinem přístupné pro farmakologickou terapii z buněčného povrchu a regulují mnoho biologických procesů, včetně patologických změn v průběhu tumorigeneze. Navzdory potenciálu AR pro terapii, většina poznatků základního výzkumu není následně využita v klinické praxi. Úvodní část disertace se věnuje popisu komplexní úlohy AR v nádorovém onemocnění. Experimentální část je zaměřena na nalezení nových chemických struktur modulujících AR a nastavení metodologie pro následné biologické profilování sloužící k analýze mechanismů účinků nových látek, které by poskytovaly výhodu oproti současné protinádorové terapii. Pro tyto účely jsme vytvořili testovací platformu využívající buněčných funkčních testů k identifikaci nových agonistů a antagonistů všech čtyř AR. S využitím pilotního souboru chemických sloučenin jsme validovali robustnost testovací platformy a úspěšně identifikovali nové potenciální modulátory AR, zejména pro podtyp A3R. Celkově bylo procento potvrzených aktivních látek vyšší než 76 %. Následně jsme popsali mechanismus účinku prototypového agonisty A3R, 2-Cl-IB-MECA, na pankreatické a hepatocelulární nádorové linii. Ukázali jsme zejména výrazné účinky na signální dráhu Wnt/-kateninu, proteiny mnohočetné lékové rezistence a zesílení cytotoxických účinků relevantních chemoterapeutik. V souhrnu, námi navržená testovací platforma je dostatečně robustní a vhodná pro vysokokapacitní testování modulátorů AR, což je žádoucí prvek pro následující studie vztahů mezi strukturou a aktivitou látek a optimalizace vybraných aktivních látek s medicinálním potenciálem. Kromě toho je naše testovací platforma aplikovatelná pro testování ostatních receptorů spřažených s G proteinem založeném na buněčných funkčních testech.

Abstract:

Though overlooked in the past, adenosine receptors (ARs) nowadays represent attractive anticancer targets. As G protein-coupled receptors, ARs are pharmacologically accessible from the cellular surface and regulate many biological processes, including pathological changes during tumorigenesis. Despite AR druggability, most pre-clinical observations are not utilized and translated into the clinic. The introductory part of this dissertation describes the complex role of ARs in cancer. The experimental part is focused on finding new chemical structures modulating ARs and setting a bioprofiling methodology to analyse the mechanism of action of compounds which would offer advantages over the current anticancer treatment. For this purpose, we established a cell-based functional screening platform to identify novel agonists and antagonists of all four ARs. Using a pilot set of compounds, we validated the platform's robustness and successfully identified novel potential modulators of ARs, particularly for AR subtype A3R. The overall confirmation rate of actives was above 76 %. Subsequently, we described the mechanism of action of prototype A3R agonist 2-Cl-IB-MECA on pancreatic and hepatocellular cancer cell lines. We highlighted its effect particularly on the Wnt/-catenin signalling pathway, multi-drug resistance proteins and the enhancement of cytotoxicity of the relevant chemotherapeutic agents. Collectively, the proposed screening pipeline is sufficiently robust and suitable for high-throughput screening of AR modulators, a convenient prerequisite for structure-activity relationship analysis and lead optimization projects. Moreover, our screening platform is also applicable for cell-based functional screening of other G protein-coupled receptors.

Keywords

adenosin, adenosinový receptor, GPCR, vysokokapacitní testování, agonista, antagonista, nádorové onemocnění, protinádorový mechanismus účinku, kalciový flux

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 1. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: MUDr. Petr Džubák, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Lékařská fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Pediatrie / Pediatrie