Detection of methotrexate using surface plasmon resonance biosensors for chemotherapy monitoring

Le méthotrexate (MTX), un agent anti-cancéreux fréquemment utilisé en chimiothérapie, requiert généralement un suivi thérapeutique de la médication (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) pour surveiller son niveau sanguin chez le patient afin de maximiser son efficacité tout en limitant ses effets secondaires. Malgré la fenêtre thérapeutique étroite entre l’efficacité et la toxicité, le MTX reste, à ce jour, un des agents anti-cancéreux les plus utilisés au monde. Les techniques analytiques existantes pour le TDM du MTX sont coûteuses, requièrent temps et efforts, sans nécessairement fournir promptement les résultats dans le délai requis. Afin d’accélérer le processus de dosage du MTX en TDM, une stratégie a été proposée basée sur un essai compétitif caractérisé principalement par le couplage plasmonique d’une surface métallique et de nanoparticules d’or. Plus précisément, l’essai quantitatif exploite la réaction de compétition entre le MTX et une nanoparticule d’or fonctionnalisée avec l’acide folique (FA-AuNP) ayant une affinité pour un récepteur moléculaire, la réductase humaine de dihydrofolate (hDHFR), une enzyme associée aux maladies prolifératives. Le MTX libre mixé avec les FA-AuNP, entre en compétition pour les sites de liaison de hDHFR immobilisés sur une surface active en SPR ou libres en solution. Par la suite, les FA-AuNP liées au hDHFR fournissent une amplification du signal qui est inversement proportionnelle à la concentration de MTX. La résonance des plasmons de surface (SPR) est généralement utilisée comme une technique spectroscopique pour l’interrogation des interactions biomoléculaires. Les instruments SPR commerciaux sont généralement retrouvés dans les grands laboratoires d’analyse. Ils sont également encombrants, coûteux et manquent de sélectivité dans les analyses en matrice complexe. De plus, ceux-ci n’ont pas encore démontré de l’adaptabilité en milieu clinique. Par ailleurs, les analyses SPR des petites molécules comme les médicaments n’ont pas été explorés de manière intensive dû au défi posé par le manque de la sensibilité de la technique pour cette classe de molécules. Les développements récents en science des matériaux et chimie de surfaces exploitant l’intégration des nanoparticules d’or pour l’amplification de la réponse SPR et la chimie de surface peptidique ont démontré le potentiel de franchir les limites posées par le manque de sensibilité et l’adsorption non-spécifique pour les analyses directes dans les milieux biologiques. Ces nouveaux concepts de la technologie SPR seront incorporés à un système SPR miniaturisé et compact pour exécuter des analyses rapides, fiables et sensibles pour le suivi du niveau du MTX dans le sérum de patients durant les traitements de chimiothérapie. L’objectif de cette thèse est d’explorer différentes stratégies pour améliorer l’analyse des médicaments dans les milieux complexes par les biocapteurs SPR et de mettre en perspective le potentiel des biocapteurs SPR comme un outil utile pour le TDM dans le laboratoire clinique ou au chevet du patient. Pour atteindre ces objectifs, un essai compétitif colorimétrique basé sur la résonance des plasmons de surface localisée (LSPR) pour le MTX fut établi avec des nanoparticules d’or marquées avec du FA. Ensuite, cet essai compétitif colorimétrique en solution fut adapté à une plateforme SPR. Pour les deux essais développés, la sensibilité, sélectivité, limite de détection, l’optimisation de la gamme dynamique et l’analyse du MTX dans les milieux complexes ont été inspectés. De plus, le prototype de la plateforme SPR miniaturisée fut validé par sa performance équivalente aux systèmes SPR existants ainsi que son utilité pour analyser les échantillons cliniques des patients sous chimiothérapie du MTX. Les concentrations de MTX obtenues par le prototype furent comparées avec des techniques standards, soit un essai immunologique basé sur la polarisation en fluorescence (FPIA) et la chromatographie liquide couplée avec de la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) pour valider l’utilité du prototype comme un outil clinique pour les tests rapides de quantification du MTX. En dernier lieu, le déploiement du prototype à un laboratoire de biochimie dans un hôpital démontre l’énorme potentiel des biocapteurs SPR pour utilisation en milieux clinique.

Synthesis of transition metal N-heterocyclic carbene complexes and applications in catalysis

Les ligands de carbènes N-hétérocycliques (NHC) qui possèdent une symétrie C1 attirent beaucoup l’attention dans la littérature. Le présent projet de recherche propose de synthétiser une nouvelle série de ligands NHC C1-symétriques avec deux groupements N-alkyles qui exploitent un relais chiral. Un protocole modulaire et efficace pour la synthèse des sels d’imidazolium chiraux qui servent comme préligands pour les NHC a été développé. Quelques-uns de ces nouveaux ligands ont été installés sur le cuivre et de l’or, créant de nouveaux complexes chiraux. Les nouveaux complexes à base de cuivre ont été évalués comme catalyseurs pour le couplage oxydatif de 2-naphthols. Les ligands C1-symmétriques ont fourni des meilleurs rendements que les ligands C2-symmétriques. Au cours de l’optimisation, des additifs ont été évalués; les additifs à base de pyridine ont fourni des énantiosélectivités modérées tandis que les additifs à base de malonate ont donné des meilleurs rendements de la réaction de couplage oxydatif. Ultérieurement, les additifs à base de malonate ont été appliqués envers l’hétérocouplage de 2-naphthols. Le partenaire de couplage qui est riche en électrons est normalement en grand excès à cause de sa tendance à dégrader. Avec le bénéfice de l’additif, les deux partenaires de couplage peuvent être utilisés dans des quantités équivalentes. La découverte de l’effet des additifs a permis le développement d’un protocole général pour l’hétérocouplage de 2-naphthols.

Lipoprotein-associated phospholipase A2 (Lp-PLA2) in acute coronary syndrome

La phospholipase A2 liée aux lipoprotéines (Lp-PLA2) est une biomarqueur de plusieurs maladies inflammatoires et une niveau sérique élevé est associé à l’instabilité de la plaque artérioscléreuse. Comme son nom l’indique, la Lp-PLA2 est liée aux lipoprotéines plasmatiques (LDL et HDL) et son rôle est de prévenir l’accumulation de phospholipides oxidés a la surface des lipoprotéines. Toutefois, les produits de dégradation des phospholipides oxidés par la Lp-PLA2 - le lysophosphatidyl choline par les acides gras oxidés peuvent aussi promouvoir l’inflammation. Mieux comprendre le métabolisme de la Lp-PLA2 pourrait nous permettre de mieux apprécier son rôle dans la formation d’une plaque artérioscléreuse instable, car des études antérieures ont démontré une forte expression de la Lp-PLA2 dans la plaque. De plus, il existe une forte corrélation entre les niveaux et l’activité plasmatiques de la Lp-PLA2 et la maladie coronarienne, les accidents cérébraux-vasculaires et la mortalité cardiaque. L’inhibition de la Lp-PLA2 avec une petite molécule, le darapladib, n’a pas démontré de bénéfice sur les évènements cardiovasculaires dans deux études cliniques. Cette thèse présentera d’abord une revue de la littérature sur la Lp-PLA2 et les maladies cardiovasculaires et les deuxième et troisième chapitres, une étude clinique réalisée sur des patients avec un syndrome coronarien aigu.

Supramolecular polymers azo-containing : photo-responsive block copolymer elastomers and homopolymers

Beaucoup d'efforts dans le domaine des matériaux polymères sont déployés pour développer de nouveaux matériaux fonctionnels pour des applications spécifiques, souvent très sophistiquées, en employant des méthodes simplifiées de synthèse et de préparation. Cette thèse porte sur les polymères photosensibles – i.e. des matériaux fonctionnels qui répondent de diverses manières à la lumière – qui sont préparés à l'aide de la chimie supramoléculaire – i.e. une méthode de préparation qui repose sur l'auto-assemblage spontané de motifs moléculaires plus simples via des interactions non covalentes pour former le matériau final désiré. Deux types de matériaux photosensibles ont été ciblés, à savoir les élastomères thermoplastiques à base de copolymères à blocs (TPE) et les complexes d'homopolymères photosensibles. Les TPEs sont des matériaux bien connus, et même commercialisés, qui sont généralement composés d’un copolymère tribloc, avec un bloc central très flexible et des blocs terminaux rigides qui présentent une séparation de phase menant à des domaines durs isolés, composés des blocs terminaux rigides, dans une matrice molle formée du bloc central flexible, et ils ont l'avantage d'être recyclable. Pour la première fois, au meilleur de notre connaissance, nous avons préparé ces matériaux avec des propriétés photosensibles, basé sur la complexation supramoléculaire entre un copolymère tribloc simple parent et une petite molécule possédant une fonctionnalité photosensible via un groupe azobenzène. Plus précisément, il s’agit de la complexation ionique entre la forme quaternisée d'un copolymère à blocs, le poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle)-poly(acrylate de n-butyle)-poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle) (PDM-PnBA-PDM), synthétisé par polymérisation radicalaire par transfert d’atomes (ATRP), et l'orange de méthyle (MO), un composé azo disponible commercialement comportant un groupement SO3 -. Le PnBA possède une température de transition vitreuse en dessous de la température ambiante (-46 °C) et les blocs terminaux de PDM complexés avec le MO ont une température de transition vitreuse élevée (140-180 °C, en fonction de la masse molaire). Des tests simples d'élasticité montrent que les copolymères à blocs complexés avec des fractions massiques allant de 20 à 30% présentent un caractère élastomère. Des mesures d’AFM et de TEM (microscopie à force atomique et électronique à ii transmission) de films préparés à l’aide de la méthode de la tournette, montrent une corrélation entre le caractère élastomère et les morphologies où les blocs rigides forment une phase minoritaire dispersée (domaines sphériques ou cylindriques courts). Une phase dure continue (morphologie inversée) est observée pour une fraction massique en blocs rigides d'environ 37%, ce qui est beaucoup plus faible que celle observée pour les copolymères à blocs neutres, dû aux interactions ioniques. La réversibilité de la photoisomérisation a été démontrée pour ces matériaux, à la fois en solution et sous forme de film. La synthèse du copolymère à blocs PDM-PnBA-PDM a ensuite été optimisée en utilisant la technique d'échange d'halogène en ATRP, ainsi qu’en apportant d'autres modifications à la recette de polymérisation. Des produits monodisperses ont été obtenus à la fois pour la macroamorceur et le copolymère à blocs. À partir d'un seul copolymère à blocs parent, une série de copolymères à blocs partiellement/complètement quaternisés et complexés ont été préparés. Des tests préliminaires de traction sur les copolymères à blocs complexés avec le MO ont montré que leur élasticité est corrélée avec la fraction massique du bloc dur, qui peut être ajustée par le degré de quaternisation et de complexation. Finalement, une série de complexes d'homopolymères auto-assemblés à partir du PDM et de trois dérivés azobenzènes portant des groupes (OH, COOH et SO3) capables d'interactions directionnelles avec le groupement amino du PDM ont été préparés, où les dérivés azo sont associés avec le PDM, respectivement, via des interactions hydrogène, des liaisons ioniques combinées à une liaison hydrogène à travers un transfert de proton (acidebase), et des interactions purement ioniques. L'influence de la teneur en azo et du type de liaison sur la facilité d’inscription des réseaux de diffraction (SRG) a été étudiée. L’efficacité de diffraction des SRGs et la profondeur des réseaux inscrits à partir de films préparés à la méthode de la tournette montrent que la liaison ionique et une teneur élevée en azo conduit à une formation plus efficace des SRGs.

Efecto de la hipoxia-reoxigenación y las radiaciones ionizantes en la captación de glucosa en líneas tumorales de seno y colon cocultivadas con células endoteliales.

La captación de glucosa y su conversión en lactato juega un papel fundamental en el metabolismo tumoral, independientemente de la concentración de oxígeno presente en el tejido (efecto Warburg). Sin embrago, dicha captación varía de un tipo tumoral a otro, y dentro del mismo tumor, situación que podría depender de las características microambientales tumorales (fluctuaciones de oxígeno, presencia de otros tipos celulares) y de factores estresores asociados a los tratamientos. Se estudió el efecto de la hipoxia-reoxigenación (HR) y las radiaciones ionizantes (RI) sobre la captación de glucosa, en cultivos de líneas tumorales MCF-7 y HT-29, cultivadas de forma aislada o en cocultivo con la línea celular EAhy296. Se encontró que la captación de glucosa en HR es diferente para lo descrito en condiciones de hipoxia permanente y que es modificada en el cocultivo. Se identificaron poblaciones celulares dentro de la misma línea celular, de alta y baja captación de glucosa, lo que implicaría una simbiosis metabólica de la célula como respuesta adaptativa a las condiciones tumorales. Se evaluó la expresión de NRF2 y la translocación nuclear de NRF2 y HIF1a, como vías de respuesta a estrés celular e hipoxia. La translocación nuclear de las proteínas evaluadas explicaría el comportamiento metabólico de las células tumorales de seno, pero no de colon, por lo cual deben existir otras vías metabólicas implicadas. Las diferencias en el comportamiento de las células tumorales en HR en relación con hipoxia permitirá realizar planeaciones dosimétricas más dinámicas, que reevalúen las condiciones de oxigenación tumoral constantemente.

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Low-molecular-weight gelators: Elucidating the principles of gelation based on gelator solubility and a cooperative self-assembly model

This paper highlights the key role played by solubility in influencing gelation and demonstrates that many facets of the gelation process depend on this vital parameter. In particular, we relate thermal stability (T-gel) and minimum gelation concentration (MGC) values of small-molecule gelation in terms of the solubility and cooperative self-assembly of gelator building blocks. By employing a van't Hoff analysis of solubility data, determined from simple NMR measurements, we are able to generate T-calc values that reflect the calculated temperature for complete solubilization of the networked gelator. The concentration dependence of T-calc allows the previously difficult to rationalize "plateau-region" thermal stability values to be elucidated in terms of gelator molecular design. This is demonstrated for a family of four gelators with lysine units attached to each end of an aliphatic diamine, with different peripheral groups (Z or Bee) in different locations on the periphery of the molecule. By tuning the peripheral protecting groups of the gelators, the solubility of the system is modified, which in turn controls the saturation point of the system and hence controls the concentration at which network formation takes place. We report that the critical concentration (C-crit) of gelator incorporated into the solid-phase sample-spanning network within the gel is invariant of gelator structural design. However, because some systems have higher solubilities, they are less effective gelators and require the application of higher total concentrations to achieve gelation, hence shedding light on the role of the MGC parameter in gelation. Furthermore, gelator structural design also modulates the level of cooperative self-assembly through solubility effects, as determined by applying a cooperative binding model to NMR data. Finally, the effect of gelator chemical design on the spatial organization of the networked gelator was probed by small-angle neutron and X-ray scattering (SANS/SAXS) on the native gel, and a tentative self-assembly model was proposed.

X-ray crystallographic study of DNA duplex cross-linking: simultaneous binding to two d(CGTACG)(2) molecules by a bis(9-aminoacridine-4-carboxamide) derivative

Acridine-4-carboxamides form a class of known DNA mono-intercalating agents that exhibit cytotoxic activity against tumour cell lines due to their ability to inhibit topoisomerases. Previous studies of bis-acridine derivatives have yielded equivocal results regarding the minimum length of linker necessary between the two acridine chromophores to allow bis-intercalation of duplex DNA. We report here the 1.7 angstrom resolution X-ray crystal structure of a six-carbon-linked bis(acridine-4-carboxamide) ligand bound to d(CGTACG)(2) molecules by non-covalent duplex cross-linking. The asymmetric unit consists of one DNA duplex containing an intercalated acridine-4-carboxamide chromophore at each of the two CG steps. The other half of each ligand is bound to another DNA molecule in a symmetry-related manner, with the alkyl linker threading through the minor grooves. The two crystallographically independent ligand molecules adopt distinct side chain interactions, forming hydrogen bonds to either O6 or N7 on the major groove face of guanine, in contrast to the semi-disordered state of mono-intercalators bound to the same DNA molecule. The complex described here provides the first structural evidence for the non-covalent cross-linking of DNA by a small molecule ligand and suggests a possible explanation for the inconsistent behaviour of six-carbon linked bis-acridines in previous assays of DNA bis-intercalation.

Targeting C-reactive protein for the treatment of cardiovascular disease

Complement-mediated inflammation exacerbates the tissue injury of ischaemic necrosis in heart attacks and strokes, the most common causes of death in developed countries. Large infarct size increases immediate morbidity and mortality and, in survivors of the acute event, larger non-functional scars adversely affect long-term prognosis. There is thus an important unmet medical need for new cardioprotective and neuroprotective treatments. We have previously shown that human C-reactive protein (CRP), the classical acute-phase protein that binds to ligands exposed in damaged tissue and then activates complement(1), increases myocardial and cerebral infarct size in rats subjected to coronary or cerebral artery ligation, respectively(2,3). Rat CRP does not activate rat complement, whereas human CRP activates both rat and human complement(4). Administration of human CRP to rats is thus an excellent model for the actions of endogenous human CRP2,3. Here we report the design, synthesis and efficacy of 1,6-bis(phosphocholine)-hexane as a specific small-molecule inhibitor of CRP. Five molecules of this palindromic compound are bound by two pentameric CRP molecules, crosslinking and occluding the ligand-binding B-face of CRP and blocking its functions. Administration of 1,6-bis(phosphocholine)-hexane to rats undergoing acute myocardial infarction abrogated the increase in infarct size and cardiac dysfunction produced by injection of human CRP. Therapeutic inhibition of CRP is thus a promising new approach to cardioprotection in acute myocardial infarction, and may also provide neuroprotection in stroke. Potential wider applications include other inflammatory, infective and tissue-damaging conditions characterized by increased CRP production, in which binding of CRP to exposed ligands in damaged cells may lead to complement-mediated exacerbation of tissue injury.

Modulation of neuroinflammation by dietary flavonoids

There is increasing evidence to suggest neuroinflammatory processes contribute to the cascade of events that lead to the progressive neuronal damage observed in neurodegenerative disorders such as Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease. The molecular mechanisms underlying such neurodegenerative processes are rather complex and involve modulation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) and NF-κB pathways leading to the generation of nitric oxide (NO). Such a small molecule may diffuse to the neighbouring neurons and trigger neuronal death through the inhibition of mitochondrial respiration and increases in the reactive oxygen and nitrogen species. Recently, attention has focused on the neuroprotective effects of flavonoids which have been effective in protecting against both age-related cognitive and motor decline in vivo. Although, the precise mechanisms by which flavonoids may exert their neuroprotective effects remain unclear, accumulating evidence suggest that they may exert their neuroprotective effects through the modulation of the MAP Kinase and PI3 Kinase signaling pathways. The aim of the present chapter is to highlight the potential neuroprotective role of dietary flavonoids in terms of their ability to modulate neuroinflammation in the central nervous system. We will provide an outline of the role glial cells play in neuroinflammation and describe the involvement of inflammatory mediators, produced by glia, in the cascade of events leading to neuronal degeneration. We will then present the evidence that flavonoids may modulate neuroinflammation by inhibiting the production of these inflammatory agents and summarise their potential mechanisms of action.

In vitro fermentation of potential prebiotic flours from natural sources: impact on the human colonic microbiota and metabolome

Scope: Fibers and prebiotics represent a useful dietary approach for modulating the human gut microbiome. Therefore, aim of the present study was to investigate the impact of four flours (wholegrain rye, wholegrain wheat, chickpeas and lentils 50:50, and barley milled grains), characterized by a naturally high content in dietary fibers, on the intestinal microbiota composition and metabolomic output. Methods and results: A validated three-stage continuous fermentative system simulating the human colon was used to resemble the complexity and diversity of the intestinal microbiota. Fluorescence in situ hybridization was used to evaluate the impact of the flours on the composition of the microbiota, while small-molecule metabolome was assessed by NMR analysis followed by multivariate pattern recognition techniques. HT29 cell-growth curve assay was used to evaluate the modulatory properties of the bacterial metabolites on the growth of intestinal epithelial cells. All the four flours showed positive modulations of the microbiota composition and metabolic activity. Furthermore, none of the flours influenced the growth-modulatory potential of the metabolites toward HT29 cells. Conclusion: Our findings support the utilization of the tested ingredients in the development of a variety of potentially prebiotic food products aimed at improving gastrointestinal health.

Insights into dietary flavonoids as molecular templates for the design of anti-platelet drugs

Flavonoids are low-molecular weight, aromatic compounds derived from fruits, vegetables, and other plant components. The consumption of these phytochemicals has been reported to be associated with reduced cardiovascular disease (CVD) risk, attributed to their anti-inflammatory, anti-proliferative, and anti-thrombotic actions. Flavonoids exert these effects by a number of mechanisms which include attenuation of kinase activity mediated at the cell-receptor level and/or within cells, and are characterized as broad-spectrum kinase inhibitors. Therefore, flavonoid therapy for CVD is potentially complex; the use of these compounds as molecular templates for the design of selective and potent small-molecule inhibitors may be a simpler approach to treat this condition. Flavonoids as templates for drug design are, however, poorly exploited despite the development of analogues based on the flavonol, isoflavonone, and isoflavanone subgroups. Further exploitation of this family of compounds is warranted due to a structural diversity that presents great scope for creating novel kinase inhibitors. The use of computational methodologies to define the flavonoid pharmacophore together with biological investigations of their effects on kinase activity, in appropriate cellular systems, is the current approach to characterize key structural features that will inform drug design. This focussed review highlights the potential of flavonoids to guide the design of clinically safer, more selective, and potent small-molecule inhibitors of cell signalling, applicable to anti-platelet therapy.

Rap1-Rac1 circuits potentiate platelet activation.

OBJECTIVE: The goal of this study was to investigate the potential crosstalk between Rap1 and Rac1, 2 small GTPases central to platelet activation, particularly downstream of the collagen receptor GPVI. METHODS AND RESULTS: We compared the activation response of platelets with impaired Rap signaling (double knock-out; deficient in both the guanine nucleotide exchange factor, CalDAG-GEFI, and the Gi-coupled receptor for ADP, P2Y12), to that of wild-type platelets treated with a small-molecule Rac inhibitor, EHT 1864 (wild-type /EHT). We found that Rac1 is sequentially activated downstream of Rap1 on stimulation via GPVI. In return, Rac1 provides important feedback for both CalDAG-GEFI- and P2Y12-dependent activation of Rap1. When analyzing platelet responses controlled by Rac1, we observed (1) impaired lamellipodia formation, clot retraction, and granule release in both double knock-out and EHT 1864-treated wild-type platelets; and (2) reduced calcium store release in EHT 1864-treated wild-type but not double knock-out platelets. Consistent with the latter finding, we identified 2 pools of Rac1, one activated immediately downstream of GPVI and 1 activated downstream of Rap1. CONCLUSIONS: We demonstrate important crosstalk between Rap1 and Rac1 downstream of GPVI. Whereas Rap1 signaling directly controls sustained Rac1 activation, Rac1 affects CalDAG-GEFI- and P2Y12-dependent Rap1 activation via its role in calcium mobilization and granule/ADP release, respectively.

Discovery of novel GPVI receptor antagonists by structure-based repurposing.

Inappropriate platelet aggregation creates a cardiovascular risk that is largely managed with thienopyridines and aspirin. Although effective, these drugs carry risks of increased bleeding and drug 'resistance', underpinning a drive for new antiplatelet agents. To discover such drugs, one strategy is to identify a suitable druggable target and then find small molecules that modulate it. A good and unexploited target is the platelet collagen receptor, GPVI, which promotes thrombus formation. To identify inhibitors of GPVI that are safe and bioavailable, we docked a FDA-approved drug library into the GPVI collagen-binding site in silico. We now report that losartan and cinanserin inhibit GPVI-mediated platelet activation in a selective, competitive and dose-dependent manner. This mechanism of action likely underpins the cardioprotective effects of losartan that could not be ascribed to its antihypertensive effects. We have, therefore, identified small molecule inhibitors of GPVI-mediated platelet activation, and also demonstrated the utility of structure-based repurposing.

Targeted activation of toll-like receptors: conjugation of a toll-like receptor 7 agonist to a monoclonal antibody maintains antigen binding and specificity

Therapeutic activation of Toll-like receptors (TLR) has potential for cancer immunotherapy, for augmenting the activity of anti-tumor monoclonal antibodies (mAbs), and for improved vaccine adjuvants. A previous attempt to specifically target TLR agonists to dendritic cells (DC) using mAbs failed because conjugation led to non-specific binding and mAbs lost specificity. We demonstrate here for the first time the successful conjugation of a small molecule TLR7 agonist to an anti-tumour mAb (the anti-hCD 20 rituximab) without compromising antigen specificity. The TLR7 agonist UC-1V150 was conjugated to rituximab using two conjugation methods and yield, molecular substitution ratio, retention of TLR7 activity and specificity of antigen binding were compared. Both conjugation methods produced rituximab-UC-1V150 conjugates with UC-1V150 : rituximab ratio ranging from 1:1 to 3:1 with drug loading quantified by UV spectroscopy and drug substitution ratio verified by MALDI TOF mass spectroscopy. The yield of purified conjugates varied with conjugation method, and dropped as low as 31% using a method previously described for conjugating UC-1V150 to proteins, where a bifunctional crosslinker was firstly reacted with rituximab, and secondly to the TLR7 agonist. We therefore developed a direct conjugation method by producing an amine-reactive UV active version of UC-1V150, termed NHS:UC-1V150. Direct conjugation with NHS:UC-1V150 was quick and simple and gave improved conjugate yields of 65-78%. Rituximab-UC-1V150 conjugates had the expected pro-inflammatory activity in vitro (EC50 28-53 nM) with a significantly increased activity over unconjugated UC-1V150 (EC50 547 nM). Antigen binding and specificity of the rituxuimab-UC-1V150 conjugates was retained, and after incubation with human peripheral blood leukocytes, all conjugates bound strongly only to CD20-expressing B cells whilst no non-specific binding to CD20-negative cells was observed. Selective targeting of Toll-like receptor activation directly within tumors or to DC is now feasible.