Wysoce cytotoksyczne koniugaty FGF2 do zastosowania w celowanej terapii przeciw nowotworom nadekspresjonującym FGFR
Skuteczne terapie przeciwnowotworowe stanowią główne wyzwanie współczesnej medycyny. W ostatnich latach intensywnie rozwijane są terapie oparte o leki specyficznie hamujące wzrost i rozprzestrzenianie się komórek nowotworowych. Ich mechanizm działania polega na wybiórczym oddziaływaniu z makrocząsteczkami, które w przypadku komórek nowotworowych odpowiadają za ich niekontrolowane podziały i rozwój choroby nowotworowej.
Celem projektu jest opracowanie naukowych podstaw nowatorskiej terapii celowanej przeciw nowotworom, które w znaczących ilościach nadprodukują receptory czynników wzrostu fibroblastów (FGFR). Nasze podejście opiera się na użyciu cząsteczki czynnika wzrostu fibroblastów 2 (FGF2) połączone z wysoce cytotoksycznym lekiem przeciwnowotworowym co pozwoli na celowane dostarczenie leku i skuteczną eliminację komórek nowotworowych. Na podobnym założeniu opiera się terapia przeciwnowotworowa oparta o koniugaty przeciwciał z lekami cytotoksycznymi (antibody drug conjugates, ADCs). W badaniach klinicznych wykazano wysoką skuteczność terapii antynowotworowej opartej na ADC dla różnych rodzajów nowotworów. W naszym projekcie przeciwciało zostanie zastąpione zmodyfikowanym i zoptymalizowanym wariantem czynnika wzrostu fibroblastów, specyficznie kierującym toksyczne lek do komórek nowotworowych prezentujących w znacznej ilości receptory FGF na swojej powierzchni.
Zadania badawcze
Otrzymanie oraz analiza fizykochemiczna wariantów FGF2 oraz ich koniugatów ze związkami cytotoksycznymi do zastosowania w celowanej terapii przeciw nowotworom nadekspresjonującym FGFR
X 2013 – XII 2015
Charakterystyka wariantów FGF2 oraz ich koniugatów z użyciem linii komórkowych nadekspresjonujących FGFR – badania in vivo
X 2013 – IX 2016
Badanie skuteczności terapii koniugatami FGF2 z użyciem modelu mysich ksenograftów – badania in vivo
III 2015 – IX 2016
Postęp pracy oraz osiągnięcia
W trakcie trwania projektu otrzymano, oczyszczono oraz scharakteryzowano dziki typ białka FGF2 oraz jego warianty zaprojektowane celem przeprowadzenia chemicznej koniugacji z silnym lekiem cytotoksycznym.
FGF2 oraz jego warianty zostały skoniugowane ze związkiem cytotoksycznym, za pomocą peptydowego łącznika (hydrolizowanego we wnętrzu komórek), celem zmniejszenia ryzyka pojawienia się wolnego leku w krwiobiegu.
Analiza biofizyczna koniugatów pozwoliła na stwierdzenie, że po koniugacji, białka zachowały natywną strukturę, co jest konieczne do poprawnego oddziaływania z receptorem.
Do określenia toksyczności koniugatów FGF2 stosowane są trzy rodzaje linii komórkowych: nie-nowotworowe linie fibroblastyczne naturalnie wykazujące ekspresję niewielkich ilości receptorów FGF na swojej powierzchni, linie stabilnie transfekowane receptorem FGF i wykazujące jego nadprodukcję, oraz linie nowotworowe charakteryzujące się wysoką nadprodukcją FGFR.
Wykazano aktywność biologiczną koniugatów FGF2 z cytostatykami. Zaobserwowano różną odpowiedź biologiczną w zależności od użytej linii komórkowej oraz ilości cząsteczek cytostatyku przyłączonych do FGF2.
Przygotowane zostały preparaty koniugatów FGF2 celem wykonania eksperymentów na zwierzętach. Celem określenia aktywności biologicznej koniugatów otrzymano ksenografty lini ludzkich komórek nowotworowych w myszach.
Partnerzy projektu
Antoni Więdłocha Group
Department of Biochemistry
Institute for Cancer Research
The Norwegian Radium Hospital
Oslo University Hospital
Montebello, 0310 Oslo, Norway
Skjalg Bruheim
Department of Tumor Biology
Institute for Cancer Research
The Norwegian Radium Hospital
Oslo University Hospital
Montebello, 0310 Oslo, Norway
Zespół badawczy
Jacek Otlewski (PhD), Principal Investigator
Zakład Inżynierii Białka, Wydział Biotechnologii, Uniwersytet Wrocławski
Antoni Wiedlocha (PhD), project partner
Department of Biochemistry, Institute for Cancer Research, Oslo University Hospital
Skjalg Bruheim (PhD), project partner
Department of Tumor Biology, Institute for Cancer Research, Oslo University Hospital
Małgorzata Zakrzewska (PhD)
Daniel Krowarsch (PhD)
Piotr Jakimowicz (PhD)
Ellen Margrethe Haugsten (PhD)
Michał Kostaś (PhD)
Karolina Świderska (Msc)
Mateusz Krzyścik (Msc)
Marta Minkiewicz (MSc)
Katrzyna Czernik
Sandra Gruszczyńska
Sprawy administracyjne
Monika Nahorska (PhD) , Wydział Biotechnologii, Uniwersytet Wrocławski
Kontakt
Monika Nahorska (PhD)
+48 71 375 26 08
monika@biotech.uni.wroc.pl
Spotkania i konferencje
Pierwsze spotkanie organizacyjne, 21-23.10.2013, Wrocław
Spotkanie robocze, 31.09-1.10.2014, Wrocław
Spotkanie robocze, 7.09-8.09.2014, Wrocław
Publikacje
Bober, J., Olsnes, S., Kostas, M., Bogacz, M., Zakrzewska, M. & Otlewski, J. (2016) Identification of New FGF1 Binding Partners – Implications for its Intracellular Function. IUBMB Life. 68, 242-251.
Haugsten, E.M., Sørensen, V, Kunova Bosakova. M., de Souza, G.A., Krejci, P., Wiedlocha, A., Wesche, J. (2016) Proximity Labeling Reveals Molecular Determinants of FGFR4 Endosomal Transport. J Proteome Res. 15, 3841-3855.
Krzyscik, M. A., Zakrzewska, M., Sørensen, V., Sokolowska-Wedzina, A., Lobocki, M., Swiderska, K., Krowarsch, D., Wiedlocha, A. & Otlewski, J. (2017) Cytotoxic Conjugates of Fibroblast Growth Factor 2 with Monomethyl Auristatin E for Effective Killing of Cells Expressing FGF Receptors. ACS Omega 2(7), 3792–3805.
Swiderska, K.W., Szlachicic, A., Czyrek, A., Zakrzewska, M. & Otlewski, J. (2017) Site-specific Conjugation of Fibroblast Growth Factor 2 (FGF2) Based on Incorporation of Alkyne-reactive Unnatural Amino Acid. Bioorg. Med. Chem. 25, 3685-3693.
Zgłoszenie patentowe
Krzyścik, M., Łobocki, M., Sokołowska-Wędzina, A., Borek, A., Sochaj-Gregorczyk, A., Jakimowicz, P., Zakrzewska, M., Krowarsch, D.& Otlewski, J. (2016) Sposób modyfikacji sekwencji polipeptydów i jej zastosowanie, P.417544
Prace magisterskie
Gruszczyśnska S. (2016) Optymalizacja nadprodukcji i oczyszczania białka sFGF2 i jego wariantów mutacyjnych z użyciem systemu inteinowego.
Niedzwiedzka, K. (2016) Analiza aktywności biologicznej i odporności proteolitycznej wariantów czynników wzrostu fibroblastów
Prace doktorskie
Bober J. (2016) Wewnątrzkomórkowe białka partnerskie czynnika wzrostu fibroblastów 1 (FGF1)
Konferencje oraz seminaria
Krowarsch, D. (2013) Highly cytotoxic FGF2-conjugates in targeted therapy for FGFR-expressing cancers, Project kick-off conference, NCBiR, Warsaw, Poland
Wiedlocha, A. (2013) Molecular mechanism of fibroblast growth factors endocytosis. Project progress meeting, Wrocław, Poland
Krowarsch, D. (2014) Stability of FGF2 mutants designed for cytotoxic drug conjugation, Project progress meeting, Wrocław, Poland
Wiedlocha, A. (2014) Biological activity of FGF2 variants designed for cytotoxic drug conjugation, Project progress meeting, Wrocław, Poland
Zakrzewska, M. (2015) Intracellular activity of FGF1 and FGF2 inhibits apoptosis, Project progress meeting, Wrocław, Poland
Swiderska, K.W. Otlewski, J. (2016) Production of Site-Specific Cytotoxic-FGF2 Conjugates. Annual Protein and Antibody Engineering Summit (PEGS), Boston, USA, Poster
Krzyscik, M.A., Otlewski, J. (2016) Highly Cytotoxic FGF2-conjugates, 2nd Congress BIO 2016, Wroclaw, Poland, Poster
Zakrzewska, M., Szlachcic, A., Lobocki, M., Krzyscik, M., Otlewski, J. (2016) Design of Cytotoxic Conjugates of FGF1 and FGF2 for Targeted Cancer Therapy, GRC Fibroblast Growth Factors in Development & Disease, Hong Kong, China, Poster
Krowarsch, D. (2016) Highly cytotoxic FGF2-conjugates, , Together for Innovation in Health, Polish-Norwegian Research Programme, Krakow, Poland
Projekt jest finansowany z Programu Polsko-Norweska Współpraca Badawcza w ramach Norweskiego Mechanizmu Finansowego 2009-2014 zarządzanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
Zdjęcia
Wykonawcy projektu, laboratoria Zakładu Inżynierii Białka, UWr
Spotkanie robocze, 7.09-8.09.2014, Wrocław
