Hepsin-spaltbare Nanokapseln für Präzisionsmedizin im Prostatakarzinom (HEPSIN-NANOLYSIS)

• Antragsteller: Dr. Daniel Crespy; Professor Dr. Volker Mailänder; Dr. Rainer Wittig
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie ; Biomaterialien ; Hämatologie, Onkologie ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282144192

Die Serinprotease Hepsin ist in 90% der Prostatakarzinome überexprimiert, weist perizelluläre proteolytische Aktivität auf, fördert die Tumorprogression und Metastasierung im Tiermodell und gilt deshalb als vielversprechendes Target für die Diagnostik und Therapie des Prostatakarzinoms. Das beantragte Vorhaben zielt darauf ab, die Aktivität des Enzyms für die ortsgerichtete Freisetzung tumorspezifisch wirkender Therapeutika zu nutzen. Im Rahmen des Projekts soll dafür ein neuartiges, peptidbasiertes, nanoskaliges Trägersystem entwickelt und evaluiert werden, das selektiv durch Hepsin an der Oberfläche von Prostatakarzinomzellen geöffnet wird und dadurch eine spezifische, effiziente und nebenwirkungsarme Therapie ermöglicht.LY294002, ein umfassend charakterisierter Antagonist der PI3-Kinase / AKT-vermittelten Signaltransduktion, zeigt in Kombination mit dem Zytokin TRAIL (tumor necrosis factor [TNF]-related apoptosis-inducing ligand), einem pro-apoptotischen Faktor mit hoher Tumorselektivität, starke inhibitorische Wirkungen in Prostatakarzinom-Zelllinien. Durch Verkapselung in dem zu entwickelnden Trägersystem sollen unter Minimierung von Nebenwirkungen die Bioverfügbarkeit und Effizienz dieser Modelltherapeutika in vivo signifikant erhöht werden. Studien zur Evaluierung dieses Konzepts werden unter Nutzung von Prostatakarzinomzellen mit regulierbarer Expression von Hepsin im Tierversuchs-Ersatzmodell der Chorioallantoismembran (CAM) des befruchteten Hühnereis durchgeführt. Die Kapseln werden unter Anwendung der inversen Miniemulsionstechnik hergestellt und hinsichtlich der verwendeten Comonomere und der Synthesestrategien optimiert. Die Selektion einer Hepsin-spezifischen Peptidsequenz soll durch Screening einer kombinatorischen Peptidbibliothek erfolgen. Eine iterative Vorgehensweise in der Analytik der Aggregations- und Adsorptionscharakteristika in biologischen Medien, sowie der darauf basierenden Modifikationen der Kapseloberfläche soll letztendlich die Konzeption von Nanoträgern sicherstellen, die i) vollständig biologisch abbaubar sind, ii) möglichst effizient im Tumor, nicht jedoch in Gefäßen und Organen akkumulieren, iii) eine der Proteolyse zugängliche peptid-basierte Wandstruktur bieten, iv) spezifisch durch Hepsin spaltbar sind, und v) Inhaltsstoffe nach Hepsin-Einwirkung rasch freisetzen.Das interdisziplinäre Projekt bietet eine methodische Plattform für die systematische Entwicklung und Evaluierung enzymatisch spaltbarer Nanoträger. Neben der Etablierung einer Bibliotheks-basierten Screeningmethode und einer universell einsetzbaren Synthese- und Beladungsstrategie werden hochstandardisierte in vitro-Modelle sowie ein Tierversuchs-Ersatzmodell eingesetzt, um präzise Daten in der präklinischen Forschungsphase unter weitgehender Vermeidung von Tierversuchen zu erzielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen