Development of tumor-activated targeted toxins and their investigation in combination with glycosylated triterpenoids
Final Report Abstract
Zielgerichtete Toxine sind chemische Konjugate oder rekombinante Fusionsproteine aus einer zielführenden Komponente, z. B. einem Antikörper oder Wachstumsfaktor, und einer den Zelltod herbeiführenden Substanz. Sie spielen in der Tumortherapie eine zunehmend wichtigere Rolle. Eine Problematik bei Protein basierten Wirkstoffen ist ihre Instabilität (Aggregation, Degradation) während der Herstellung, bei der Lagerung und schließlich nach Applikation im Organismus. In dem bearbeiteten Projekt konnten wir Peptide identifizieren, die in der Lage sind, das Ribosomen inaktivierende Toxin Saporin zu stabilisieren. Wir konnten nachweisen, dass die Gegenwart dieser Peptide die Inhibitionswirkung des Saporins in einem Transkriptions- und Translationsassay wesentlich verstärkt. Während die thermische Stabilität des Saporins in Gegenwart der Peptide unverändert ist, zeigt sich die enzymatische Aktivität erhöht. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass durch die Peptide weniger Moleküle einer lagerungsbedingten Fehlfaltung unterliegen, die zur Aggregation und damit Inaktivität führt. Da stabile Proteinkonformationen eine wichtige Voraussetzung für die Anwendung Protein basierter Therapeutika sind, stellen die hier entdeckten Peptide eine Möglichkeit zur Verbesserung von zielgerichteten Toxinen dar. Da es sich um proteinabhängige Wechselwirkungen handelt, besitzen die Peptide aber keine generelle Anwendungsmöglichkeit, sondern sind auf Saporin und möglicherweise noch das homologe Dianthin beschränkt. Dennoch erscheint eine Weiterverfolgung dieser Anwendung sinnvoll, da von Saporin eine Vielzahl an Immunotoxinen bekannt ist und einige davon auch bereits in einer klinischen Phase getestet wurden. Ursprüngliches Ziel des Projekts war es, inhibitorische Peptide für Saporin zu finden, um so eine inaktive Toxinvariante aus Toxin und Inhibitor zu entwickeln, die erst und nur in unmittelbarer Umgebung des Tumors aktiviert wird, sodass die Wahrscheinlichkeit der Aufnahme eines aktiven Toxins in gesundem Gewebe selbst bei Expression des Zielantigens minimiert ist. Die Aktivierung sollte durch Abspaltung des inhibitorischen Peptids mittels Tumor assoziierter Proteasen erfolgen. Überraschenderweise konnte unter 30 verschiedenen identifizierten Peptiden, die mit der Phagen-Display-Technik als Binder für Saporin selektiert wurden, keines mit einer inhibitorischen Wirkung, dagegen aber mehrere mit einer verstärkenden Wirkung für Saporin gefunden werden. Obwohl es sich um den genau gegenteiligen Effekt handelt, birgt die Benutzung von stabilisierenden Peptiden in der Protein basierten Tumortherapie ebenfalls Chancen zur Verbesserung, da Saporin zu einer gewissen Instabilität aufgrund von Aggregation und Degradation neigt. Daher wurde dieser Weg im Projekt weiterverfolgt.
Publications
- A lysine-free mutant of epidermal growth factor as targeting moiety of a targeted toxin. Life Sci. 88(5-6):226–232 (2011)
C. Bachran, S. Schneider, S. B. Riese, D. Bachran, R. Urban, N. Schellmann, C. Zahn, M. Sutherland, H. Fuchs
- Electrophoretic isolation of saponin fractions from Saponinum album and their evaluation in synergistically enhancing the receptor-specific cytotoxicity of targeted toxins. Electrophoresis 32(21):3085–3089 (2011)
M. Thakur, A. Weng, D. Bachran, S. B. Riese, S. Böttger, M. F. Melzig, H. Fuchs
- Targeted tumor therapy by epidermal growth factor appended toxin and purified saponin: an evaluation of toxicity and therapeutic potential in syngeneic tumor bearing mice. Mol. Oncol. 7(3):475–483 (2013)
M. Thakur, K. Mergel, A. Weng, B. von Mallinckrodt, R. Gilabert-Oriol, H. Dürkop, M. F. Melzig, H. Fuchs
(See online at https://doi.org/10.1016/j.molonc.2012.12.004) - Preclinical studies of saponins for tumor therapy. In: Recent Advances in Medicinal Chemistry (Eds. Atta-ur-Rahman, M. I. Choudhary, G. Perry), Vol. 1, pp. 272–302, ISBN: 978-1-60805-797-9, Bentham Science Publishers, Bussum, Netherlands (2014)
C. Bachran, S. Bachran, M. Sutherland, D. Bachran, H. Fuchs
