Published November 15, 2022
| Version v1
Publication
Open
Pharmacophore-based virtual screening approaches to identify novel molecular candidates against EGFR through comprehensive computational approaches and in-vitro studies
Creators
- 1. King Abdulaziz University
- 2. University of Asia Pacific
- 3. National Research Centre
- 4. Daffodil International University
- 5. Hamad bin Khalifa University
Description
Alterations to the EGFR (epidermal growth factor receptor) gene, which primarily occur in the axon 18-21 position, have been linked to a variety of cancers, including ovarian, breast, colon, and lung cancer. The use of TK inhibitors (gefitinib, erlotinib, lapatinib, and afatinib) and monoclonal antibodies (cetuximab, panitumumab, and matuzumab) in the treatment of advanced-stage cancer is very common. These drugs are becoming less effective in EGFR targeted cancer treatment and developing resistance to cancer cell eradication, which sometimes necessitates stopping treatment due to the side effects. One in silico study has been conducted to identify EGFR antagonists using other compounds, databases without providing the toxicity profile, comparative analyses, or morphological cell death pattern. The goal of our study was to identify potential lead compounds, and we identified seven compounds based on the docking score and four compounds that were chosen for our study, utilizing toxicity analysis. Molecular docking, virtual screening, dynamic simulation, and in-vitro screening indicated that these compounds' effects were superior to those of already marketed medication (gefitinib). The four compounds obtained, ZINC96937394, ZINC14611940, ZINC103239230, and ZINC96933670, demonstrated improved binding affinity (-9.9 kcal/mol, -9.6 kcal/mol, -9.5 kcal/mol, and -9.2 kcal/mol, respectively), interaction stability, and a lower toxicity profile. In silico toxicity analysis showed that our compounds have a lower toxicity profile and a higher LD50 value. At the same time, a selected compound, i.e., ZINC103239230, was revealed to attach to a particular active site and bind more tightly to the protein, as well as show better in-vitro results when compared to our selected gefitinib medication. MTT assay, gene expression analysis (BAX, BCL-2, and β-catenin), apoptosis analysis, TEM, cell cycle assay, ELISA, and cell migration assays were conducted to perform the cell death analysis of lung cancer and breast cancer, compared to the marketed product. The MTT assay exhibited 80% cell death for 75 µM and 100µM; however, flow cytometry analysis with the IC50 value demonstrated that the selected compound induced higher apoptosis in MCF-7 (30.8%) than in A549.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ارتبطت التغييرات في جين EGFR (مستقبل عامل نمو البشرة)، والتي تحدث في المقام الأول في موضع المحور العصبي 18-21، بمجموعة متنوعة من السرطانات، بما في ذلك سرطان المبيض والثدي والقولون والرئة. استخدام مثبطات المعارف التقليدية (gefitinib، erlotinib، lapatinib، و afatinib) والأجسام المضادة وحيدة النسيلة (cetuximab، panitumumab، و matuzumab) في علاج سرطان المرحلة المتقدمة أمر شائع جدا. أصبحت هذه الأدوية أقل فعالية في علاج السرطان المستهدف من EGFR وتطوير مقاومة لاستئصال الخلايا السرطانية، مما يستلزم في بعض الأحيان التوقف عن العلاج بسبب الآثار الجانبية. أجريت دراسة واحدة في السيليكو لتحديد مضادات EGFR باستخدام مركبات أخرى أو قواعد بيانات دون تقديم ملف تعريف السمية أو التحليلات المقارنة أو نمط موت الخلايا المورفولوجية. كان الهدف من دراستنا هو تحديد مركبات الرصاص المحتملة، وحددنا سبعة مركبات بناءً على درجة الالتحام وأربعة مركبات تم اختيارها لدراستنا، باستخدام تحليل السمية. أشار الالتحام الجزيئي والفحص الافتراضي والمحاكاة الديناميكية والفحص في المختبر إلى أن تأثيرات هذه المركبات كانت متفوقة على تأثيرات الأدوية التي تم تسويقها بالفعل (gefitinib). أظهرت المركبات الأربعة التي تم الحصول عليها، ZINC96937394، ZINC14611940، ZINC103239230، و ZINC96933670، تقارب ربط محسّن (-9.9 سعرة حرارية/مول، -9.6 سعرة حرارية/مول، -9.5 سعرة حرارية/مول، و -9.2 سعرة حرارية/مول، على التوالي)، وثبات تفاعل، وملف سمية أقل. في تحليل سمية السيليكو، أظهر أن مركباتنا لها سمية أقل وقيمة LD50 أعلى. في الوقت نفسه، تم الكشف عن مركب مختار، أي ZINC103239230، لربطه بموقع نشط معين وربطه بإحكام أكبر بالبروتين، بالإضافة إلى إظهار نتائج أفضل في المختبر عند مقارنته بدواء جيفيتينيب المختار. تم إجراء اختبار MTT، وتحليل التعبير الجيني (BAX، و Bcl -2، و β - catenin)، وتحليل موت الخلايا المبرمج، و TEM، ومقايسة دورة الخلية، و ELISA، ومقاييس هجرة الخلايا لإجراء تحليل موت الخلايا لسرطان الرئة وسرطان الثدي، مقارنة بالمنتج المسوق. أظهر اختبار MTT موت 80 ٪ من الخلايا لـ 75 ميكرومتر و 100 ميكرومتر ؛ ومع ذلك، أظهر تحليل قياس التدفق الخلوي مع قيمة IC50 أن المركب المختار تسبب في موت الخلايا المبرمج العالي في MCF -7 (30.8 ٪) منه في A549.Translated Description (French)
Les altérations du gène EGFR (récepteur du facteur de croissance épidermique), qui se produisent principalement dans la position de l'axone 18-21, ont été liées à une variété de cancers, y compris les cancers de l'ovaire, du sein, du côlon et du poumon. L'utilisation d'inhibiteurs des TK (géfitinib, erlotinib, lapatinib et afatinib) et d'anticorps monoclonaux (cétuximab, panitumumab et matuzumab) dans le traitement du cancer à un stade avancé est très fréquente. Ces médicaments deviennent moins efficaces dans le traitement du cancer ciblé par l'EGFR et développent une résistance à l'éradication des cellules cancéreuses, ce qui nécessite parfois l'arrêt du traitement en raison des effets secondaires. Une étude in silico a été menée pour identifier les antagonistes de l'EGFR à l'aide d'autres composés, de bases de données sans fournir le profil de toxicité, les analyses comparatives ou le schéma morphologique de la mort cellulaire. L'objectif de notre étude était d'identifier les composés potentiels du plomb, et nous avons identifié sept composés en fonction du score d'amarrage et quatre composés qui ont été choisis pour notre étude, en utilisant l'analyse de toxicité. L'amarrage moléculaire, le dépistage virtuel, la simulation dynamique et le dépistage in vitro ont indiqué que les effets de ces composés étaient supérieurs à ceux des médicaments déjà commercialisés (géfitinib). Les quatre composés obtenus, ZINC96937394, ZINC14611940, ZINC103239230 et ZINC96933670, ont démontré une affinité de liaison améliorée (-9,9 kcal/mol, -9,6 kcal/mol, -9,5 kcal/mol et -9,2 kcal/mol, respectivement), une stabilité d'interaction et un profil de toxicité plus faible. L'analyse de toxicité in silico a montré que nos composés ont un profil de toxicité plus faible et une DL50 plus élevée. Dans le même temps, un composé sélectionné, à savoir ZINC103239230, s'est avéré se fixer à un site actif particulier et se lier plus étroitement à la protéine, tout en montrant de meilleurs résultats in vitro par rapport à notre médicament sélectionné, le géfitinib. Le test MTT, l'analyse de l'expression génique (BAX, BCL-2 et β-caténine), l'analyse de l'apoptose, la met, le test du cycle cellulaire, ELISA et les tests de migration cellulaire ont été effectués pour effectuer l'analyse de la mort cellulaire du cancer du poumon et du cancer du sein, par rapport au produit commercialisé. Le test MTT a montré une mort cellulaire de 80% pour 75 µM et 100 µM ; cependant, l'analyse par cytométrie de flux avec la valeur IC50 a démontré que le composé sélectionné induisait une apoptose plus élevée dans MCF-7 (30,8%) que dans A549.Translated Description (Spanish)
Las alteraciones en el gen EGFR (receptor del factor de crecimiento epidérmico), que ocurren principalmente en la posición del axón 18-21, se han relacionado con una variedad de cánceres, que incluyen cáncer de ovario, mama, colon y pulmón. El uso de inhibidores de TK (gefitinib, erlotinib, lapatinib y afatinib) y anticuerpos monoclonales (cetuximab, panitumumab y matuzumab) en el tratamiento del cáncer en estadio avanzado es muy común. Estos fármacos son cada vez menos efectivos en el tratamiento del cáncer dirigido al EGFR y desarrollan resistencia a la erradicación de las células cancerosas, lo que a veces requiere suspender el tratamiento debido a los efectos secundarios. Se ha realizado un estudio in silico para identificar antagonistas de EGFR utilizando otros compuestos, bases de datos sin proporcionar el perfil de toxicidad, análisis comparativos o patrón morfológico de muerte celular. El objetivo de nuestro estudio fue identificar posibles compuestos de plomo, e identificamos siete compuestos en función de la puntuación de acoplamiento y cuatro compuestos que se eligieron para nuestro estudio, utilizando análisis de toxicidad. El acoplamiento molecular, el cribado virtual, la simulación dinámica y el cribado in vitro indicaron que los efectos de estos compuestos eran superiores a los de los medicamentos ya comercializados (gefitinib). Los cuatro compuestos obtenidos, ZINC96937394, ZINC14611940, ZINC103239230 y ZINC96933670, demostraron una afinidad de unión mejorada (-9.9 kcal/mol, -9.6 kcal/mol, -9.5 kcal/mol y -9.2 kcal/mol, respectivamente), estabilidad de interacción y un perfil de toxicidad más bajo. El análisis de toxicidad in silico mostró que nuestros compuestos tienen un perfil de toxicidad más bajo y un valor de DL50 más alto. Al mismo tiempo, se reveló que un compuesto seleccionado, es decir, ZINC103239230, se une a un sitio activo particular y se une más estrechamente a la proteína, así como muestra mejores resultados in vitro en comparación con nuestro medicamento gefitinib seleccionado. Se realizaron ensayos MTT, análisis de expresión génica (BAX, BCL-2 y β-catenina), análisis de apoptosis, TEM, ensayo de ciclo celular, ELISA y ensayos de migración celular para realizar el análisis de muerte celular de cáncer de pulmón y cáncer de mama, en comparación con el producto comercializado. El ensayo MTT exhibió 80% de muerte celular para 75 µM y 100 µM; sin embargo, el análisis de citometría de flujo con el valor IC50 demostró que el compuesto seleccionado indujo una mayor apoptosis en MCF-7 (30.8%) que en A549.Files
pdf.pdf
Files
(4.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:00cd088d7cdc5af4785ccbb2ec5c568a
|
4.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مناهج الفحص الافتراضي القائمة على المستحضرات الصيدلانية لتحديد المرشحين الجزيئيين الجدد مقابل EGFR من خلال مناهج حسابية شاملة ودراسات في المختبر
- Translated title (French)
- Approches de dépistage virtuel basées sur les pharmacophores pour identifier de nouveaux candidats moléculaires contre l'EGFR grâce à des approches informatiques complètes et à des études in vitro
- Translated title (Spanish)
- Enfoques de detección virtual basados en farmacóforos para identificar nuevos candidatos moleculares contra EGFR a través de enfoques computacionales integrales y estudios in vitro
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4309212275
- DOI
- 10.3389/fphar.2022.1027890
References
- https://openalex.org/W1500036797
- https://openalex.org/W1788858634
- https://openalex.org/W1837617056
- https://openalex.org/W1854810044
- https://openalex.org/W1887624773
- https://openalex.org/W1965904237
- https://openalex.org/W1968319881
- https://openalex.org/W1981500172
- https://openalex.org/W1988055795
- https://openalex.org/W1998971866
- https://openalex.org/W2002697796
- https://openalex.org/W2002937040
- https://openalex.org/W2016208410
- https://openalex.org/W2016852257
- https://openalex.org/W2027482274
- https://openalex.org/W2038069692
- https://openalex.org/W2057337576
- https://openalex.org/W2080886752
- https://openalex.org/W2082198976
- https://openalex.org/W2087955215
- https://openalex.org/W2096786080
- https://openalex.org/W2098176676
- https://openalex.org/W2099001405
- https://openalex.org/W2099203391
- https://openalex.org/W2111109297
- https://openalex.org/W2112937261
- https://openalex.org/W2115199224
- https://openalex.org/W2128818591
- https://openalex.org/W2130479394
- https://openalex.org/W2134967712
- https://openalex.org/W2135192471
- https://openalex.org/W2152630148
- https://openalex.org/W2155478691
- https://openalex.org/W2159013299
- https://openalex.org/W2161097769
- https://openalex.org/W2168470080
- https://openalex.org/W2180898434
- https://openalex.org/W2208203352
- https://openalex.org/W2224519096
- https://openalex.org/W2321239348
- https://openalex.org/W2608351113
- https://openalex.org/W2609826536
- https://openalex.org/W2611815530
- https://openalex.org/W2727009687
- https://openalex.org/W2735218314
- https://openalex.org/W2758052224
- https://openalex.org/W2766248755
- https://openalex.org/W2767336741
- https://openalex.org/W2791470955
- https://openalex.org/W2791598504
- https://openalex.org/W2801088198
- https://openalex.org/W2810923770
- https://openalex.org/W2946214599
- https://openalex.org/W2949282692
- https://openalex.org/W2965769363
- https://openalex.org/W3000488011
- https://openalex.org/W3005943704
- https://openalex.org/W3006273762
- https://openalex.org/W3043157981
- https://openalex.org/W3094379592
- https://openalex.org/W3131943919
- https://openalex.org/W3144478369
- https://openalex.org/W3149078497
- https://openalex.org/W3159479837
- https://openalex.org/W3184898819
- https://openalex.org/W3210935050
- https://openalex.org/W4200302232
- https://openalex.org/W4213447756
- https://openalex.org/W4220704316
- https://openalex.org/W4243946466
- https://openalex.org/W4285493516
- https://openalex.org/W4301397097