Humane Exosomen als natürliche Träger von Protein Kinase-CK2-Inhibitoren und Degradern in der gezielten Krebstherapie

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Knapp
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564760996

Die konstitutiv aktive Kinase CK2 ist in verschiedenen Krebsarten, wie Prostata-, Brust-, Lungenkrebs und hämatologischen Krebserkrankungen, überexprimiert. Ihre hohe Aktivität in Krebszellen wird mit der Hemmung des programmierten Zelltods (Apoptose) in Verbindung gebracht, was auf eine schützende Rolle dieser Kinase beim Zellüberleben hinweist. Die Hemmung von CK2 durch chemische Inhibitoren induziert Apoptose und macht CK2 zu einem vielversprechenden Ziel für neue Therapien. In unserer Gruppe wurden unter den ATP-kompetitiven Inhibitoren kleine Moleküle wie TBBt entwickelt, die Halogenbindungen mit der Kinase-Hingeregion eingehen. Ein Problem dieser Inhibitoren ist ihre geringe Selektivität aufgrund der hohen Sequenzkonservierung in der ATP-Bindestelle der Kinase. Deshalb wurden allosterische CK2-Inhibitoren entwickelt. Kürzlich erhielten wir die hochselektive Chemical Probe SGC-CK2-1, das jedoch in einem Screening von Krebszelllinien keine Wachstumshemmung zeigte. Eine vielversprechende Strategie zur Entwicklung selektiverer CK2-Inhibitoren besteht darin, Bindestellen außerhalb der konservierten ATP-Bindestelle anzusprechen. Wir und andere haben CK2-Inhibitoren mit nM-Bindekonstanten entwickelt, die eine verbesserte Selektivität im Vergleich zu TBBi- und TBBt-Derivaten zeigen. Allosterische Inhibitoren, die an eine einzigartige Tasche neben der ATP-Bindestelle binden, zeigen verbesserte antiproliferative Aktivitäten. Dies deutet darauf hin, dass CK2-Inhibitoren für die Onkologie auch die Scaffold-Funktionen von CK2 ansprechen sollten. In diesem Projekt planen wir, zwei Serien von CK2-Inhibitoren zu entwickeln: eine, die die orthosterische Bindungsstelle anspricht, und eine andere, die orthosterische Inhibitoren mit Verbindungen kombiniert, die die αD-out-allosterische Tasche ansprechen. Zusätzlich wollen wir Degradierer (PROTACs) entwickeln, die die Hemmung aller CK2-Funktionen durch selektive Degradation untersuchen. Um die Entwicklung von PROTACs zu unterstützen, haben wir zellbasierte Assays etabliert, die Degradationswege nachverfolgen, sowie Sensoren wie HiBIT-basierte Assays zur Überwachung des Proteinabbaus. Eine Click-Chemie-Bibliothek mit E3-Liganden und Linkern ermöglicht die schnelle Entwicklung von PROTACs mit Alkin-Derivaten etablierter Inhibitoren. Diese PROTACs können direkt in Zellen mit HiBIT-Sensorzelllinien getestet werden. Unsere Hypothese ist, dass die Kapselung von CK2-Inhibitoren und PROTACs in extrazellulären Vesikeln deren Bioverfügbarkeit und antikarzinogene Eigenschaften verbessern kann. Das Projekt wird sich auf die Optimierung der Synthesebedingungen neuer CK2-Inhibitoren konzentrieren und deren antikarzinogens Potenzial in Brust-, Prostata-, Kolonkrebs- und Leukämie-Zelllinien evaluieren. Zudem werden wir die Auswirkungen von Exosomen, die von HEK293T-Zellen produziert werden, auf patientenabgeleitete Zellen und Organoide, die das Krebs-Mikromilieu nachahmen, untersuchuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Kooperationspartnerin: Dr. Particja Joanna Winska