DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1321386
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38298540
تاريخ النشر: 2024-01-17
المؤلف: Baozhen Qu وآخرون
الموضوع الرئيسي: الببتيدات المضادة للميكروبات والأنشطة
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على القضية الملحة للسرطان كأحد الأسباب الرئيسية للوفاة على مستوى العالم، مع تسليط الضوء على قيود العلاجات التقليدية لمكافحة السرطان مثل العلاج الكيميائي والإشعاعي، والتي غالبًا ما تؤدي إلى آثار جانبية شديدة ومقاومة للأدوية. استجابةً لهذه التحديات، يتم استكشاف إمكانيات الببتيدات المضادة للميكروبات (AMPs)، وخاصةً الببتيدات المضادة للسرطان (ACPs) المشتقة من كائنات حية برية وبحرية متنوعة. تظهر هذه الببتيدات خصائص واعدة لمكافحة السرطان، تتميز بقدرتها على استهداف خلايا السرطان بشكل انتقائي مع تقليل السمية للأنسجة الطبيعية.
تلخص المراجعة الأنواع المتنوعة من ACPs، وآليات عملها – بما في ذلك المسارات المدمرة للغشاء وغير المدمرة للغشاء مثل تحفيز النخر أو الاستماتة، تثبيط تكوين الأوعية الدموية، وتعديل الاستجابات المناعية – وتطبيقاتها السريرية. ومن الجدير بالذكر أن الموافقة المتزايدة على أدوية السرطان المعتمدة على الببتيدات من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (USFDA) والتجارب السريرية الجارية تشير إلى اعتراف متزايد بـ ACPs كبدائل قابلة للتطبيق في علاج السرطان. يتوقع المؤلفون أن الاستكشاف المستمر والتحقق السريري من ACPs سيضعها كخيار علاجي جديد في علم الأورام.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التأثير العالمي الكبير للسرطان كأحد الأسباب الرئيسية للوفاة، مع إحصائيات تشير إلى أنه السبب الرئيسي أو الثانوي للوفاة قبل سن 70 في 112 من أصل 183 دولة. تشير الورقة إلى أنه في عام 2020، كان هناك حوالي 19.3 مليون حالة سرطان جديدة و9.9 مليون وفاة، مع توقعات تشير إلى زيادة إلى 13 مليون وفاة بحلول عام 2030. توضح الورقة الطبيعة المعقدة للسرطان، التي تتميز بنمو الخلايا غير المنظم بسبب الطفرات الجينية المتأثرة بالعوامل الوراثية والبيئية، وتناقش مسارات الإشارات المختلفة وعوامل النسخ التي تنظم تطور السرطان وتقدمه.
تشمل استراتيجيات علاج السرطان الحالية العلاج الكيميائي، والعلاجات المستهدفة جزيئيًا، والعلاج المناعي، وارتباطات الأجسام المضادة بالأدوية (ADCs)، كل منها مع آلياته وتحدياته الخاصة، مثل مقاومة الأدوية المتعددة والسمية غير المحددة للخلايا السليمة. تؤكد الورقة على الحاجة إلى علاجات جديدة تستهدف خلايا الورم بشكل خاص مع تقليل الضرر للأنسجة الطبيعية. في هذا السياق، يتم تقديم الببتيدات المضادة للميكروبات (AMPs) كمرشحين واعدين بسبب أنشطتها البيولوجية المتنوعة، بما في ذلك التأثيرات المضادة للأورام. تهدف المراجعة إلى تلخيص الخصائص المضادة للسرطان وآليات عمل AMPs المشتقة من المصادر البحرية والبرية، مع مناقشة تطبيقاتها السريرية المحتملة كببتيدات مضادة للسرطان (ACPs).
مناقشة
في مناقشة الببتيدات المضادة للميكروبات (AMPs) وخصائصها المضادة للسرطان، تبرز الورقة التنوع الهيكلي والآليات التي تستهدف بها AMPs خلايا الورم بشكل انتقائي. تكون AMPs في الغالب كاتيونية وأمفيباثية، مع شحنة إيجابية صافية تسهل التفاعلات الكهروستاتيكية مع الأغشية السلبية الشحنة للبكتيريا وخلايا الورم. تشمل تصنيفات AMPs الهياكل الحلزونية α، والصفائح β، والهياكل المختلطة، والدائرية، والأشكال غير المنظمة، كل منها يظهر آليات عمل فريدة. على سبيل المثال، تتبنى AMPs الحلزونية α، مثل LL-37 وmagainin 2، هياكل أمفيباثية عند التفاعل مع الأغشية، مما يؤدي إلى تدمير الغشاء وموت الخلايا من خلال نماذج مختلفة، بما في ذلك نماذج البرميل-المدقة والسجادة.
توضح الورقة أيضًا التعرف المحدد لخلايا الورم بواسطة AMPs، منسوبةً ذلك إلى الكثافة الأعلى للجزيئات السالبة الشحنة على أسطح خلايا الورم مقارنة بالخلايا السليمة. تعزز هذه الفروق التفاعلات الكهروستاتيكية بين AMPs وخلايا الورم، مما يسهل الاستهداف الانتقائي. بالإضافة إلى ذلك، تناقش الورقة إمكانيات AMPs المشتقة من المصادر البحرية والبرية، مع التأكيد على تطبيقاتها العلاجية في علاج السرطان. تشمل الأمثلة البارزة dolastatin 10 من الرخويات البحرية وmelittin من سم النحل، وكلاهما أظهر نشاطًا مضادًا للسرطان كبيرًا من خلال آليات مثل تحفيز الاستماتة وإيقاف دورة الخلية. بشكل عام، تؤكد النتائج على وعد AMPs كعوامل علاجية جديدة في علم الأورام، مستفيدةً من خصائصها الهيكلية الفريدة وآليات عملها لاستهداف خلايا السرطان بشكل انتقائي.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1321386
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38298540
Publication Date: 2024-01-17
Author(s): Baozhen Qu et al.
Primary Topic: Antimicrobial Peptides and Activities
Overview
The section provides an overview of the pressing issue of cancer as a leading cause of mortality globally, highlighting the limitations of traditional anticancer therapies such as chemotherapy and radiation, which often result in severe side effects and drug resistance. In response to these challenges, the potential of antimicrobial peptides (AMPs), particularly anticancer peptides (ACPs) derived from various terrestrial and marine organisms, is explored. These peptides exhibit promising anticancer properties, characterized by their ability to selectively target cancer cells while minimizing toxicity to normal tissues.
The review summarizes the diverse types of ACPs, their mechanisms of action—including both membrane-disruptive and non-membrane-disruptive pathways such as inducing necrosis or apoptosis, inhibiting angiogenesis, and modulating immune responses—and their clinical applications. Notably, the increasing approval of peptide-based anticancer drugs by the USFDA and ongoing clinical trials suggest a growing recognition of ACPs as viable alternatives in cancer treatment. The authors anticipate that the continued exploration and clinical validation of ACPs will position them as a novel therapeutic option in oncology.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significant global impact of cancer as a leading cause of mortality, with statistics indicating that it is the primary or secondary cause of death before the age of 70 in 112 out of 183 countries. The paper notes that in 2020, there were approximately 19.3 million new cancer cases and 9.9 million deaths, with projections suggesting an increase to 13 million deaths by 2030. It outlines the complex nature of cancer, characterized by unregulated cell growth due to genetic mutations influenced by both inherited and environmental factors, and discusses various signaling pathways and transcription factors that regulate cancer development and progression.
Current cancer treatment strategies include chemotherapy, molecular targeted therapies, immunotherapies, and antibody-drug conjugates (ADCs), each with their respective mechanisms and challenges, such as multi-drug resistance and non-specific toxicity to healthy cells. The paper emphasizes the need for novel therapies that specifically target tumor cells while minimizing harm to normal tissues. In this context, antimicrobial peptides (AMPs) are introduced as promising candidates due to their diverse biological activities, including antitumor effects. The review aims to summarize the anticancer properties and mechanisms of action of AMPs derived from marine and terrestrial sources, while also discussing their potential clinical applications as anticancer peptides (ACPs).
Discussion
In the discussion of antimicrobial peptides (AMPs) and their anticancer properties, the paper highlights the structural diversity and mechanisms by which AMPs selectively target tumor cells. AMPs are predominantly cationic and amphipathic, with a net positive charge that facilitates electrostatic interactions with the negatively charged membranes of bacteria and tumor cells. The classification of AMPs includes α-helical, β-sheet, mixed structures, cyclic, and unstructured forms, each exhibiting unique mechanisms of action. For instance, α-helical AMPs, such as LL-37 and magainin 2, adopt amphipathic structures upon interacting with membranes, leading to membrane disruption and cell death through various models, including the barrel-stave and carpet models.
The paper further elucidates the specific recognition of tumor cells by AMPs, attributing this to the higher density of anionic molecules on tumor cell surfaces compared to healthy cells. This difference enhances the electrostatic interactions between AMPs and tumor cells, facilitating selective targeting. Additionally, the paper discusses the potential of AMPs derived from both marine and terrestrial sources, emphasizing their therapeutic applications in cancer treatment. Notable examples include dolastatin 10 from marine mollusks and melittin from bee venom, both of which have demonstrated significant anticancer activity through mechanisms such as apoptosis induction and cell cycle arrest. Overall, the findings underscore the promise of AMPs as novel therapeutic agents in oncology, leveraging their unique structural properties and mechanisms of action to selectively target cancer cells.