Terapia celowana oparta o nowe podwójne koniugaty cytotoksyczne skierowana na nowotwory zależne od FGFR

Efektywna terapia antynowotworowa jest najważniejszym celem onkologii. Postęp w dziedzinie cytotoksycznych koniugatów przeciwciał (Antibody Drug Conjugates, ADC) zachęcił nas do zbadania, czy użycie dwóch różnych cytotoksyn przyłączonych do białka kierującego doprowadzi do otrzymania skuteczniejszego leku. Projekt opiera się na naszych wcześniejszych wynikach, pokazujących iż czynnik wzrostu fibroblastów 2 (FGF2) może zastąpić przeciwciało w roli białka kierującego. FGF skoniugowane z lekiem cytotoksycznym, monometyloaurystatyną E (MMAE) jest efektywnie internalizowany przez komórki nowotworowe nadprodukujące receptor 1 FGF, i prowadzi do ich śmierci.

W ramach projektu planujemy otrzymać koniugaty FGF2 zawierające dwa wysoce cytotoksyczne związki: MMAE i α-amanitynę (AMN). Jednoczesne zastosowanie dwóch cytostatyków na jednej cząsteczce kierującej może być rozwiązaniem alternatywnym dla klasycznej terapii skojarzonej. Obie toksyny cechuje całkowicie odmienny mechanizm działania. MMAE blokuje tworzenie mikrotubul, zaś AMN jest inhibitorem polimerazy RNA II oraz III. Oba związki powinny skutecznie niszczyć komórki rakowe. Ponadto, MMAE może wydostawać się z komórki nowotworowej i przez tak zwany „efekt przechodnia” niszczyć komórki sąsiadujące, podczas gdy amanityna jest wysoce skuteczna w niszczeniu komórek nadprodukujących transportery oporności wielolekowej. Tak więc szansa zniszczenia wszystkich komórek nowotoworwych jest dużo większa, niż przy zastosowaniu pojedynczego cytostatyku.

Aby otrzymać koniugaty zastosujemy strategię modułową – PEG-ylowane peptydy połączone z aurystatyną i amanityną które przez reakcje maleimidu z tiolami będą przyłączanie do FGF2. Taka metoda pozwoli nam na produkcję homogennych koniugatów o zdefiniowanej stechiometrii, zawierających 1 do 3 cząsteczek każdego z leków. Przeprowadzimy charakterystykę koniugatów FGF2 z pojedynczym cytostatykiem oraz zawierającymi dwa różne cytostatyki, zarówno in vitro, jak i z użyciem linii komórkowych nadekspresjonujących receptory FGF. Najbardziej obiecujące koniugaty zawierające dwa cytostatyki będą testowane w badaniach na zwierzętach z użyciem ksenograftów nadekspresjonujących FGFR oraz nowotworów pochodzących od pacjentów.

Nasze badania wpisują się w obecnie obowiązujący kierunek rozwoju leków przeciwnowotworowych: specyficzne dostarczenie do komórek nowotoworowych, wysoki poziom obsadzenia lekiem cząsteczki kierującej, połączone ze ściśle zdefiniowaną stechiometrią oraz homogennością otrzymywanych koniugatów. Co najważniejsze, proponowana przez nas strategia będzie zapewniała nie tylko wysoki potencjał do efektywnego niszczenia komórek guza redukując efekty uboczne w komórkach zdrowych, ale również ograniczy możliwość rozwinięcia oporności przez komórki nowotworowe.

Zespół badawczy

Publikacje

1. Krzyscik MA, Zakrzewska M, Sørensen V, Øy GF, Brunheim S, Haugsten EM, Mælandsmo GM, Wiedlocha A, Otlewski J (2021); Fibroblast Growth Factor 2 Conjugated with Monomethyl Auristatin E Inhibits Tumor Growth in a Mouse Model; Biomacromolecules, 22 (10), 4169-4180
   DOI 10.1021/acs.biomac.1c00662
2. Szybowska P, Kostas M, Wesche J, Haugsten EM, Wiedlocha A ; Negative Regulation of FGFR (Fibroblast Growth Factor Receptor) Signaling; Cells. 2021; 10(6):1342. DOI 10.3390/cells10061342
3. Wiedlocha A, Haugsten EM, Zakrzewska M.; Roles of the FGF-FGFR Signaling System in Cancer Development and Inflammation ; Cells. 2021; 10(9):2231. DOI 10.3390/cells10092231
4. Wiedlocha A, Haugsten EM, Zakrzewska M. Roles of the FGF-FGFR Signaling System in Cancer Development and Inflammation. Cells. 2021 Aug 28;10(9):2231. doi: 10.3390/cells10092231. PMID: 34571880; PMCID: PMC8471549.
5. Karolina Jendryczko, Jakub Rzeszotko, Mateusz Adam Krzyscik, Anna Kocyła, Jakub Szymczyk, Jacek Otlewski, Anna Szlachcic; Conjugation via Maleimide–Thiol Chemistry Does Not Affect Targeting Properties of Cysteine-Containing Anti-FGFR1 Peptibodies; Molecular Pharmaceutics 2022 19 (5), 1422-1433 DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.1c00946
6. Mateusz A. Krzyscik, Łukasz Opaliński, Jakub Szymczyk, Jacek Otlewski; Cyclic and dimeric fibroblast growth factor 2 variants with high biomedical potential; Int J Biol Macromol. 2022 Oct 1:218:243-258. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.07.105. Epub 2022 Jul 22.
7. Daria Nawrocka , Mateusz Adam Krzyscik † , Katarzyna Dominika Sluzalska and Jacek Otlewski (2023); Dual-Warhead Conjugate Based on Fibroblast Growth Factor 2 Dimer Loaded with a-Amanitin and Monomethyl Auristatin E Exhibits Superior Cytotoxicity towards Cancer Cells Overproducing Fibroblast Growth Factor Receptor 1 ; Int J Mol Sci. 2023 Jun 14;24(12):10143. DOI: 10.3390/ijms241210143
8. Mateusz A Krzyscik, Natalia Porębska, Łukasz Opaliński, Jacek Otlewski; Targeting HER2 and FGFR-positive cancer cells with a bispecific cytotoxic conjugate combining anti-HER2 Affibody and FGF2; Int J Biol Macromol. 2024 Jan;254(Pt 1):127657. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2023.127657. Epub 2023 Oct 28.

Partnerzy projektu:

Projekt finansowany w obszarze programowym „Badania” w ramach Norweskiego Mechanizmu Finansowego przez NCBiR, numer projektu: NOR/POLNOR/DUALDRUG/0058/2019-00

Całkowita kwota dofinansowania projektu: 6 508 272.00 zł w tym dla Uniwersytetu Wrocławskiego 4 224 250 zł.

Projekt realizowany w konsorcjum: Uniwersytet Wrocławski, Oslo University Hospital, Pure Biologics S.A. Liderem projektu jest Uniwersytet Wrocławski.

Czas realizacji projektu 1.10.2020- 30.09.2023

www.norwaygrants.org