Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание терапевтических бифункциональных агентов на основе одноцепочечных антител для элиминации раковых стволовых клеток и предотвращения рецидивов опухолей

Номер контракта: 14.607.21.0062

Руководитель: Фролова Елена Ивановна

Должность: заведущий Группой экспрессии белковых факторов роста и дифференцировки

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
бифункциональные терапевтические агенты, раковые стволовые клетки, одноцепочечные миниантитела, опухолевые клеточные рецепторы, опухолевые антигены, cd44, her2/neu, сd47, notch1, рак груди, метастазы.

Цель проекта:
Испытание новых подходов, направленных на комплексное воздействие на популяцию раковых стволовых клеток, с целью разработки перспективного класса терапевтических препаратов, предотвращающих развитие рецидивов злокачественных новообразований. Создание серии бифункциональных терапевтических агентов на основе одноцепочечных миниантител, обладающих повышенной специфичностью, биодоступностью, высокоэффективно и избирательно поражающих раковые стволовые клетки, более дешевых по сравнению с традиционными моноклональными антителами. Проведение испытаний полученных бифункциональных терапевтических агентов, получение новых сведений об особенностях метаболизма, локализации и развития лекарственной устойчивости раковых стволовых клеток, для разработки новых, еще более эффективных терапевтических подходов.

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка и получение нового класса бифункциональных терапевтических средств на основе коротких фрагментов VHH-антител, нацеленных на избирательное уничтожение раковых стволовых клеток – популяции опухолевых клеток, отвечающих за возникновение рецидивов, отдаленных метастазов и развитие химио- и радиорезистентности опухоли после проведения традиционной терапии. За счет использования одновременного нацеливания на два поверхностных рецептора, чья экспрессия в сочетании характерна для РСК, будет достигнута высокая специфичность действия препарата, что приведет к высокой избирательности действия на РСК даже в условиях наличия в организме пацинта большой массы опухолевых клеток, экспрессирующих один из опухолевых маркеров. Использование поверхностных рецепторов РСК, воздействие на которые приводит к подавлению пролиферативной активности РСК, их терминальной дифференцировке, апоптозу и активизации иммунного ответа пациента, обеспечит прямое противоопухолевое действие полученных препаратов. Биспецифичные противоопухолевые препараты будут предназначены для проведения адьювантной терапии после проведения резекции опухоли молочной железы или для проведения конкурентной терапии вместе с химио- или радиотерапевтическим лечением таких опухолей.
В ходе выполнения работ также будут получены новые данные о функционировании РСК опухолей молочной железы, их представленности в составе опухолевых культур, первичных опухолях в зависимости от типа (люминальный/базальноклеточый, гормонзависимый/гормоннезависимый), стадии и предыдущего лечения. Будут получены данные о туморогенности РСК, а в ходе сравнительного секвенирования транскриптомов РСК-плюс и РСК-минус фракций – данные о различиях в уровнях экспрессии генов, участвующих в опухолевом развитии.
Полученные данные о биодоступности и эффективности действия бифункциональных противоопухолевых агентов на основе фрагментов одноцепочечных VHH-антител позволят на деле оценить степень перспективности их использования в клинической практике. Предполагается, что иммунологические препараты на их основе смогут со временем вытеснить традиционные моноклональные антитела за счет более высокой терапевтической пригодности и меньшей стоимости разработки и производства.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Основным результатом выполнения проекта с наибольшим потенциалом непосредственного практического использования является серия бифункциональных агентов, обладающих высокой специфичностью действия в отношении раковых стволовых клеток опухолей молочной железы. Такие бифункциональные агенты, после проведения необходимых доклинических и клинических испытаний, могут стать основой нового класса противораковых терапевтических средств, нацеленных на предотвращение развития рецидивов опухолей.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Медицинское применение таких препаратов в сочетании с традиционными терапевтическими подходами позволит существенно улучшить средний прогноз пяти- и дестятилетней выживаемости пациентов, перенесших рак молочной железы, и, в конечном счете, снизить уровни смертности населения от одного из самых распространенных видов рака.
Полученные в ходе разработки терапевтических агентов данные о взаимодействии противораковых антител и раковых стволовых клеток, а также о влиянии анти-РСК терапии на метаболизм РСК позволят в дальнейшем определить и разработать новые подходы к протиопухолевой терапии, обладающие еще более высокой избирательностью и эффективностью. Результаты проекта – данные о представленности РСК в общей популяции клеток опухоли молочной железы в зависимости от типа опухоли, уровнях туморогенности РСК и степени их устойчивости к противораковой терапии могут послужить основой для разработки новых, более точных прогностических критериев течения того или иного подтипа рака молочной железы, оценки вероятности развития рецидива, необходимости проведения дополнительных раундов химиотерапии, и, в конечном счете, также внесут вклад в создание более эффективных терапевтических схем.
Полученные данные о дифференциальной экспрессии генов в РСК-плюс и РСК-минус субпопуляциях клеточных линий опухолей молочной железы позволят расширить знания об особенностях внутриопухолевой дифференцировки клеток, уязвимых местах определенных популяций раковых клеток, а также генетических механизмах, обеспечивающих поддержание стволовости РСК. Знания о таких механизмах могут впоследствии быть использованы для создания терапевтических подходов, нацеленных на РСК, в том числе с использованием малых молекул, а не только терапевтических антител.
Результаты, связанные с опытом использования фрагментов VHH-антител для проведения противораковой терапии могут быть в дальнейшем применены для создания новых терапевтических препаратов, основанных на антителах этого класса. Уникальные свойства, характерные для антител исключительно этого вида, могут привести к внедрению препаратов, основанных на антителах в таких областях терапии, где это ранее было невозможно ввиду особенностей структуры и свойств традиционных моноклональных антител.

Текущие результаты проекта:
Проведена троекратная иммунизация альпак рекомбинантными антигенами CD47, CD44, ERBB2 и NOTCH1, проведен забор генетического материала иммунизированных животных, из которого затем получены библиотеки фрагментов вариабельных частей одноцепочечных антител. Параллельно была получена наивная библиотека вариабельных частей антител из неонатального животного. Из этих библиотек затем приготовлены фаговая и РНК-библиотеки для проведения селекции аффинных фрагментов антител. Оба метода были использованы для проведения раундов селекции, в ходе которых были отобраны фрагменты, проявляющие наибольшую аффинность в отношении целевых антигенов. Для отбора блокирующих антител против CD47 и ERBB2 был применен метод конкурентной элюции, позволивший отобрать варианты антител, сочетающие высокую аффинность и блокирующее действие в отношении лиганда рецептора. Для каждого целевого антигена в ходе селекции было отобрано по 5 вариантов антител, характеризующихся наибольшей аффинностью и специфичностью, которые были затем экспрессированы в виде растворимых форм, подвергнуты очистке и протестированы на способность связываться с мишенью in vitro и in vivo – на панели клеточных линий рака молочной железы. Для проверки эффективности онкосуппрессорного действия полученных фрагментов антител в отношении субпопуляции РСК опухолей молочной железы, из клеточной линии MDA-MB-231 были выделены фракции CD44+ CD24- ALDH+ клеток, которые были протестированы на уровень туморогенности на бестимусных мышах (образовывали опухоли при инъекции от 1x10^4 клеток). Полученные фрагменты вариабельных частей антител были протестированы на способность подавлять рост РСК in vitro, и было обнаружено, что 3 из 5 клонов анти-CD47 VHH и 1 из 5 клонов анти-CD44 VHH обладают такой активностью, кроме того, 4 из 5 клонов анти-ERBB2 антител оказывали суппрессирующее действие в отношении HER2-положительных РСК (полученных из линии SKBR-3. Тестирование активности отобранных фрагментов антител было продолжено in vivo на бестимусных мышах.