Растительная биофабрика антител для лечения рака молочной железы

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-14-00002

НазваниеРастительная биофабрика антител для лечения рака молочной железы

Руководитель Дорохов Юрий Леонидович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11)

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-209 - Биотехнология (в том числе бионанотехнология)

Ключевые слова Рак, рак молочной железы, моноклональное антитело, HER2/neu, трастузумаб, пертузумаб, растение, вирус, агробактерия

Код ГРНТИ34.43.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Большим достижением в лечении рака стала разработка технологии создания рекомбинантных моноклональных антител, направленных против онкобелков раковых клеток. Имеющийся на фармацевтическом рынке антираковые препараты, такие как герцептин (трастузумаб), авастин (бевацизумаб), пертузумаб производятся в культуре животных клеток (клетки опухоли яичника китайского хомячка) и стоят очень дорого. Производство биологических аналогов в растении обещает снизить не только стоимость антираковых антител, но за счет направленной гликомодификации улучшить терапевтический эффект антитела. Вообще, растение - древний источник лекарства для человека, однако только развитие биотехнологии позволило всерьез рассматривать его как фабрику терапевтических антител и вакцин. Растительная клетка имеет сходные с животной клеткой механизмы экспрессии белка и его посттрансляционной модификации (гликозилирование, фосфорилирование), поэтому пригодна для продукции антираковых антител человека. Ранее нами с использованием вирусных векторов, доставляемых в растительную клетку агробактерией, были созданы два типа рекомбинантных антител к онкобелку HER2/neu, селективно взаимодействующих с двумя разными его доменами и тормозящих пролиферацию клеток одной из наиболее опасных, HER2/neu-позитивных, форм рака молочной железы. Первое антитело, названное нами фитотрастузумаб (фитогермаб) показало высокую эффективность в доклинических испытаниях. Второе антитело, фитопертузумаб, способное узнавать другой, отличный от сайта узнавания трастузумабом участок экзоклеточной части HER2/neu, по нашим данным усиливает антираковую активность фитотрастузумаба. Тем не менее, создание эффективного средства для лечения рака молочной железы на основе растительных антител требует совершенствования технологии по нескольким направлениям. Во-первых, необходимо повысить уровень синтеза антител в растении, что еще более удешевит их продукцию. Во-вторых, провести гликомодификацию антираковых растительных антител и удалить остатки фукозы из их константной части, чтобы сделать антитело более эффективным в стимуляции антитело-зависимой цитотоксичности. В-третьих, сконструировать биспецифическое антитело «два в одном», способное в одном антителе совместить свойства фиторастузумаба и фитопертузумаба. Наконец, создать на основе фитотрастузумаба иммунотоксин, способный эффективно убивать раковую клетку. Таким образом, целью настоящего проекта является создание новой биотехнологической платформы продукции в растении антител, взаимодействующих с онкобелком HER2/neu и предназначенных для лечения рака молочной железы. Поставленная цель будет достигаться решением следующих задач: 1. Совершенствование технологии продукции антираковых антител для повышения выхода. 2. Гликомодификация антител как способ повышения их эффективности. 3. Создание биспецифического антитела (фитопертузумаб-фитотрастузумаб), направленного против двух антигенных участков онкобелка HER2/neu. 4. Создание иммунотоксина на основе конъюгата антитела с рибосом-инактивирующим белком (РИБ) и исследование его биологических свойств. Постановка цели и решаемые задачи проекта новы и оригинальны. При решении первой задачи будут исследованы факторы, повышающие эффективность межклеточного транспорта и стабильность в клетке мРНК, направляющих синтез тяжелой и легкой цепи антитела: (а) короткие некодирующие РНК как фактор модуляции ядерно-цитоплазматического транспорта мРНК; (б) конкурентное ингибирование импорта ядерных белков с помощью сигнала ядерной локализации; (в) введение интронов в гены, кодирующие тяжелую и легкую цепи антитела, обеспечивающее эффективный экспорт мРНК из ядра. (г) стимуляция межклеточного транспорта макромолекул при совместном введении с вирусными вектрами гена, кодирующего альдоза 1-эпимеразу. (д) ингибирование фактора, ассоциированного с некрозом листьев. При решении второй задачи будут проведены исследования физико-химических и биологических свойств гликомодифицированных антител, полученных в растениях Nicotiana benthamiana с нокаутированными генами β1,2- xylose-transferase (ΔXT) и α1,3-fucose-transferase (ΔFT). При решении третьей задачи будет использована технология создания химерного рекомбинатного антитела, у которого вариабельная часть содержит последовательности фитопертузумаба и фитотрастузумаба. Решение четвертой задачи будет достигаться созданием и исследованием биологических свойств рекомбинантного фитотрастузумаба, слитого с аминокислотной последовательностью токсичного домена дифтерийного РИБ и энтеротоксина кишечной палочки.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шешукова Е.В., Ершова Н.М., Комарова Т.В., Бронштейн А.М., Дорохов Ю.Л. The Expression of Matryoshka Gene Encoding a Homologue of Kunitz Peptidase Inhibitor Is Regulated Both at the Level of Transcription and Translation Biochemistry (Moscow), 83 (10), 1255-1262 (год публикации - 2018)
10.1134/S0006297918100103

2. Дорохов Ю.Л., Шешукова Е.В., Комарова Т.В. Human endogenous formaldehyde as an anticancer metabolite: its oxidation downregulation may be a means of improving therapy. BioEssays, Bioessays. 2018 Dec;40(12):e1800136 (год публикации - 2018)
10.1002/bies.201800136

3. Комарова Т.В., Шешукова Е.В., Дорохов Ю.Л. Plant-Made Antibodies: Properties and Therapeutic Applications Current Medicinal Chemistry (год публикации - 2019)
10.2174/0929867325666171212093257

4. Комарова Т.В., Шешукова Е.В., Дорохов Ю.Л. Plant-Made Antibodies: Properties and Therapeutic Applications Current Medicinal Chemistry (год публикации - 2018)

5. Шиндяпина А.В., Комарова Т.В., Шешукова Е.В., Ершова Н.М., Ташлицкий В.Н., Куркин А.В., Юсупов И.Р., Мкртчян Г.В., Шагидулин М.Ю., Дорохов Ю.Л. The antioxidant cofactor alpha-lipoic acid may control endogenous formaldehyde metabolism in mammals Frontiers in Neuroscience, Front. Neurosci. 11:651. doi: 10.3389/fnins.2017.00651 (год публикации - 2017)
10.3389/fnins.2017.00651

6. Дорохов Ю.Л., Шешукова Е.В., Кособокова Е.Н., Шиндяпина А.В., Косоруков В.С., Комарова Т.В. The role of carbohydrate residues in the functioning of human immunoglobulin G and therapeutic monoclonal antibodies Biochemistry (Moscow), Том 81, номер 8, страницы 835-857 (год публикации - 2016)
10.1134/S0006297916080058

7. Шешукова Е.В., Комарова Т.В., Ершова Н.М., Шиндяпина А.В., Дорохов Ю.Л. An alternative nested reading frame may participate in the stress-dependent expression of a plant gene Frontiers in Plant Science (год публикации - 2017)

8. Дорохов Ю.Л., Шешукова Е.В., Комарова Т.В. Tobamovirus 3′-Terminal Gene Overlap May be a Mechanism for within-Host Fitness Improvement Frontiers in Microbiology, Front. Microbiol., 11 May 2017 | https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00851 (год публикации - 2017)
10.3389/fmicb.2017.00851

9. Комарова Т.В., Шешукова Е.В., Кособокова Е.Н., М.В. Серебрякова, Косоруков В.С., Ташлицкий В.Н., Дорохов Ю.Л. Растительные биосимиляры пертузумаба и трастузумаба: модификация Asn297-связанного гликана антител, продуцированных в растении с нокаутом генов фукозил- и ксилозилтранферазы. Биохимия, 82(4), 687-699 (год публикации - 2017)
10.1134/S0006297917040137

10. Шешукова Е.В., Комарова Т.В., Поздышев Д.В., Ершова Н.М., Шиндяпина А.В., Ташлицкий В.Н., Шеваль Е.В., Дорохов Ю.Л. The intergenic interplay between aldose 1-epimerase-like protein and pectin methylesterase in abiotic and biotic stress control Frontiers in Plant Science, Front. Plant Sci., 25 September 2017 | https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01646 (год публикации - 2017)
10.3389/fpls.2017.01646

11. Шешукова Е.В., Комарова Т.В., Дорохов Ю.Л. Plant Factories for the Production of Monoclonal Antibodies Biochemistry (Moscow), Том 81, номер 10, страницы 1118-1135 (год публикации - 2016)
10.1134/S0006297916100102

12. Комарова Т.В., Шешукова Е.В., Кособокова Е.Н., М.В. Серебрякова, Косоруков В.С., Ташлицкий В.Н., Дорохов Ю.Л. Plant biosimilar trastuzumab and pertuzumab: modification of Asn297-linked glycan of the mAbs produced in a plant with fucosyl- and xylosyltransferase genes knockout Biochemistry (Moscow) (год публикации - 2017)

13. Дорохов Ю.Л., Шешукова Е.В., Комарова Т.В. Tobamoviruses and Their Diversity Plant viruses: diversity, interaction and managements, In: Plant viruses: diversity, interaction and managements, R.K.Gaur, S.M.Paul Khurana, Y.L.Dorokhov (eds), CRC Press, Taylor & Francis Group, USA. (ISBN: 9781138061514) (год публикации - 2018)

Публикации