Zielgerichtete chemotherapeutische Wirkstoffentwicklung durch direktes Screening von Peptid-Wirkstoff-Konjugat-Bibliotheken

• Antragsteller: Dr. Yen-Chun Lee
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413623402

Die medizinisch-wissenschaftliche Gemeinschaft hat sich seit über 100 Jahren der Untersuchung verschiedener Ansätze für die Behandlung von Krebs verschrieben. In der Mitte des 20. Jahrhunderts wurden chemotherapeutische Wirkstoffe als unterstützende Therapie eingeführt, um Rückstände von Tumorzellen nach Operationen und Bestrahlungstherapien zu beseitigen. Bei vielen Patienten haben diese Therapien erfolgreich das Tumorwachstum verlangsamt oder sogar zur gänzlichen Heilung geführt. Dennoch sind konventionelle Chemotherapeutika bisher nicht in der Lage, zwischen gesunden Zellen und Tumorzellen zu unterscheiden, was zu unerwünschten Nebenwirkungen führt. Aus diesem Grund wurde die zielgerichtete Chemotherapie entwickelt, bei der die entsprechenden Wirkstoffe Liganden für die selektive Bindung an spezifische Tumorzellrezeptoren tragen. Das Konjugieren von bekannten rezeptor-bindenden Peptiden an kommerziell erhältliche Wirkstoffe ist eine zuverlässige Methode, um bioaktive Peptid-Wirkstoff-Konjugate (PDCs, peptide-drug conjugates) für eine zielgerichtete Transportstrategie herzustellen. Da die Anzahl der bekannten bioaktiven Peptidsequenzen limitiert ist, die Zellpermeabilität häufig durch die Konjugation an die „Fracht“ verringert wird und peptidbasierte Wirkstoffe normalerweise eine geringe Halbwertszeit haben, ist ein effizienterer Ansatz für die PDC-Entwicklung vonnöten. In diesem Projekt ist eine solche Strategie durch das direkte Screening unnatürlicher PDC-Bibliotheken in Lösung beschrieben, welches einen unkomplizierten Ansatz für das Auffinden von de novo-Peptidsequenzen mit Proteaseresistenz bietet. Die Peptid-Bibliothek wird durch SPPS-unterstützte „split-and-mix“-Synthese gefolgt von sequenzieller Pt(IV)-Prodrug-Konjugation und PDC-Spaltung von der Festphase generiert. Das Transmembranprotein HER2 ist in mehreren Tumorzelllinien überexprimiert and stellt daher ein erprobtes biologisches Ziel für die Krebstherapie dar. Nach pull-down-Experimenten, welche HER2-bindende PDCs identifizieren, wird die Mischung über nLC-MS/MS für high-throughput-Entschlüsselung analysiert, um schließlich potenzielle PDCs zu identifizieren. Diese PDCs werden mit einem AFPS System hergestellt und PDC-HER2-Bindung/Affinität soll mit Bio-Layer-Interferometrie untersucht werden. Zusätzlich können fluoreszenzmikroskopische Experimente verwendet werden, um die Aufnahme der PDCs in die Zellen zu untersuchen, und mithilfe von MTT-Assays deren krebsbekämpfende Wirkung analysiert werden. Die Validierung von so identifizierten PDCs als Leitstrukturen eröffnet Möglichkeiten, um die Mechanismen der rezeptorvermittelten Zellaufnahme zu untersuchen. Ich möchte daher diesen Ansatz für das direkte Screening von PDC-Bibliotheken verfolgen, um neue, zielgerichtete Krebstherapien zu untersuchen und molekulare Werkzeuge für die Aufdeckung von neuen biologischen Mechanismen zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Bradley L. Pentelute