КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 22-75-10103

НазваниеГибридные полиэлектролитные капсулы для адресной иммунотерапии злокачественных опухолей человека

РуководительНифонтова Галина Олеговна, Кандидат фармацевтических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", г Москва

КонкурсКонкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Опухоли молочной железы составляют 25% злокачественных опухолей, диагностируемых ежегодно, и являются основной причиной смерти среди женщин во всем мире [2]. В настоящее время опухоли молочной железы с амплификацией экспрессии тирозиновой протеинкиназы семейства рецепторов эпидермального фактора роста (EGF), в частности, рецептора эпидермального фактора роста 2 (HER2) и высокой со-экспрессией рецептора эпидермального фактора роста 1 (EGFR) классифицированы в качестве отдельной патологии. Сигнализация белка HER2 путем гетеродимеризации с другими белками этого семейства (EGFR и HER3) при опухолях молочной железы связана с агрессивностью опухоли и резистентностью к проводимому лечению [4,5]. Показано, что совместное ингибирование рецепторов EGFR и HER2 в опухолях с их высоким содержанием отрицательно регулируется их комбинированным воздействием с использованием моноклональных антител (мАТ) анти-HER2 и ингибиторов EGFR [5,6,12,13]. Это свидетельствует о потенциальной эффективности подхода комбинированного воздействия на оба рецептора как стратегии иммунотерапии опухолей молочной железы, экспрессирующих EGFR и HER2. Недавно разработанные однодоменные антитела (одАТ) анти-HER2 представляют собой перспективную альтернативу мАТ (трастузумаб) [14]. Комбинация иммунотерапевтических одАТ, специфически взаимодействующих с HER2, и векторных мАТ анти-EGFR, обеспечивающих специфичное взаимодействие с EGFR, представляет собой принципиально новый подход к иммунотерапии опухолей молочной железы, который может быть использован для повышения эффективности воздействия на опухолевые клетки молочной железы и лечения опухолей, характеризующихся cо-экспрессией EGFR и HER2. Гибридные материалы на основе полимеров-полиэлектролитов представляют собой универсальные платформы, чувствительные к различным химическим, физическим или биологическим стимулам, обеспечивающие адресную доставку и контролируемое высвобождение своего содержимого [15–18]. Данные системы могут выступать в качестве средства доставки лекарственных веществ, в том числе белков, диагностических зондов и контрастных агентов. Полиэлектролитные микрокапсулы, функционализированные распознающими молекулами, обеспечивают специфическое взаимодействие с молекулярными мишенями опухолевых клеток [19–21]. Биофункционализация поверхности капсул с помощью распознающих молекул может быть обеспечена как посредством пассивной адсорбции белков, так и их ковалентного связывания [21,22]. Особенности технологии получения и дизайна полиэлектролитных капсул позволяют включать и разделять функциональные элементы в их структуре, что делает возможной разработку на их основе средств сочетанной иммунотерапии и адресной доставки. Проект CAPCAN направлен на разработку комбинированной технологии, сочетающей в себя иммунотерапию и комбинированное воздействие на HER2- и EGFR-экспрессирующие опухоли молочной железы, с использованием гибридных полиэлектролитных капсул, функционализированных, в качестве векторных молекул для адресной доставки, мАТ, распознающими HER2-рецепторы опухолевых клеток молочной железы, и иммунотерапевтических одАТ, нацеленных на EGFR. Конкретными задачами проекта CAPCAN являются: (1) Разработка гибридных полимерных многослойных капсул с оптимизированными параметрами (включая физико-химические свойства поверхности, размер и состав) и с использованием биосовместимых элементов – ядер, полимеров-полиэлектролитов и флуоресцентных меток. (2) Скрининг высокоспецифичных векторных молекул мАТ для воздействия на рецептор HER2, получение и очистка их активных (антиген-связывающих) фрагментов, ПЭГилирование и валидация распознающих молекул различного размера. (3) Дизайн гибридных многослойных капсул, содержащих иммунотерапевтические молекулы и дополнительно функционализированных мАТ и/или их фрагментами для направленной доставки, а также оптимизация подходов к химической активации поверхности капсул, ориентированному и неориентированному связыванию молекул векторных мАТ, эффективному инкапсулированию белковых молекул, в частности, иммунотерапевтических одАТ. (4) Оценка разработанных систем биохимическими, иммунологическими и аналитическими методами, включая первичный анализ биосовместимости и функциональной активности с использованием модельных клеточных линий. (5) Валидация концепции и оценка эффективности адресной доставки и противоопухолевой активности разработанной системы на основе гибридных полиэлектролитных капсул с использованием трехмерных (3D) клеточных моделей опухолей. Таким образом, разработка гибридных полиэлектролитных капсул, содержащих векторные молекулы мАТ и иммунотерапевтические одАТ, для адресной доставки и персонализированной терапии позволит улучшить существующие подходы к лечению злокачественных опухолей, и, в частности, опухолей молочной железы. Реализация проекта CAPCAN позволит оценить иммунотерапевтический потенциал использования одАТ анти-EGFR в сочетании с векторными мАТ анти-HER2 и разработать оптимальный подход к направленной доставке лекарственных средств и иммунотерапии опухолей молочной железы, экспрессирующих EGFR и HER2 рецепторы. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы для дальнейшей разработки систем адресной доставки и иммунотерапии других типов опухолей, экспрессирующих рецепторы с тирозинкиназной активностью. В соответствии с вышеперечисленным, проект CAPCAN представляется не только весьма актуальным, но и полностью соответствующим, по своему содержанию, объявленным направлениям Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, а именно направлению Н3 в его части «Перехода к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов», в плане создания прототипов систем адресной доставки иммунотерапевтических средств с целью эффективной терапии агрессивных типов опухолей, и, в частности, опухолей молочной железы типа HER2+, EGFR+. Разрабатываемые в рамках проекта CAPCAN гибридные многослойные полиэлектролитные капсулы, содержащие высокоспецифичные иммунотерапевтические одАТ и функционализированные мАТ или их фрагментами, также имеют непосредственное отношение к направлению Н1, в его части «Перехода к передовым производственным технологиям, новым материалам и способам конструирования».

Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта ожидается получение следующих результатов: 1) Экспериментальные образцы гибридных полиэлектролитных капсул, синтезированных с использованием биосовместимых структурных блоков (ядер, полимеров-полиэлектролитов, флуоресцентных меток) со средним размером от 0,5 до 3 мкм, контролируемым зарядом поверхности, толщиной полиэлектролитной оболочки и жесткостью структуры; 2) Результаты скрининга высокоспецифичных векторных молекул мАТ для воздействия на рецептор HER2; 3) Наработанные и охарактеризованные экспериментальные образцы фрагментов мАТ анти-HER2, пригодные для последующего конъюгирования с поверхностью капсул; 4) Результаты модификации векторных молекул с помощью производных полиэтиленгликоля (ПЭГ) для повышения эффективности воздействия на опухолевые клетки молочной железы; 5) Результаты скрининга подходов к активации поверхности полиэлектролитных многослойных капсул с помощью гетеробифункциональных кросс-линкеров с различной длиной цепи ПЭГ-спейсера; 6) Результаты функционализации гибридных полиэлектролитных многослойных капсул с помощью иммунотерапевтических одАТ анти-EGFR и оценки эффективности их инкапсулирования; 7) Результаты модификации поверхности гибридных полиэлектролитных многослойных капсул с помощью полноразмерных мАТ анти-HER2 или их фрагментов; 8) Экспериментальные образцы гибридных полиэлектролитных многослойных капсул с жесткой и/или мягкой структурой, содержащих инкапсулированные одАТ и несущих на своей поверхности векторные молекулы полноразмерных мАТ и/или их фрагментов; 9) Результаты оценки кинетики высвобождения одАТ из полученных гибридных полиэлектролитных многослойных капсул в условиях, имитирующих физиологические; 10) Результаты оценки формы, размера и свойства поверхности полученных гибридных полиэлектролитных капсул; 11) Результаты оценки биосовместимости разработанной системы доставки и иммунотерапии in vitro с использованием модельных клеточных линий; 12) Результаты оценки специфической активности конъюгатов гибридных капсул и мАТ или их фрагментов по отношению к молекулярной мишени (HER2); 13) Результаты оценки специфичности связывания полученных конъюгатов гибридных капсул и мАТ или их фрагментов по отношению к молекулярной мишени, экспрессируемой модельными клеточными линиями; 14) Результаты оценки возможности неспецифического захвата биофункционализированных полиэлектролитных капсул фагоцитирующими клетками (макрофагов) и анализа его влияния на эффективность воздействия на опухолевые клетки молочной железы; 15) Результаты оценки функциональной активности гибридных многослойных структур, содержащих одАТ анти-EGFR и мАТ анти-HER2 или их фрагменты, с использованием модельных клеток опухолей молочной железы; 16) Результаты валидации концепции и оценки эффективности адресной доставки и противоопухолевой активности разработанной системы на основе гибридных полиэлектролитных капсул с использованием трехмерных (3D) клеточных моделей опухолей. Таким образом, проект CAPCAN направлен на разработку и детальную характеризацию создаваемых систем для адресной доставки и иммунотерапии EGFR- и HER2-экспрессирующих опухолей молочной железы, а также экспериментальное подтверждение концепции комбинированного воздействия на опухолевые клетки с помощью одАТ и мАТ или их фрагментов с использованием модельных клеточных линий. Научная значимость результатов проекта CAPCAN заключается в создании и последующем определении основ применения, в качестве средств адресной доставки и иммунотерапии, гибридных материалов нового поколения, представляющих собой полиэлектролитные многослойные капсулы, содержащих векторные молекулы мАТ и терапевтические одАТ. На текущий момент исследования по созданию и применению полиэлектролитных капсул в биомедицине затрагивают разработку биосенсорных платформ, платформ для тераностики и/или визуализации, а также систем доставки. При этом, возможности использования таких гибридных материалов для решения проблем онкологии, ограничиваются только демонстрацией возможности воздействия на опухолевые клетки. В связи с этим, предлагаемый в рамках данного проекта подход сочетанных воздействий, адресной доставки и иммунотерапии представляет особую значимость, поскольку его реализация позволит оценить иммунотерапевтический потенциал одАТ анти-EGFR в сочетании с векторными мАТ анти-HER2 и разработать оптимальный способ адресной доставки гибридных материалов, открывая новые возможности в комбинированном воздействии и иммунотерапии опухолей, экспрессирующих рецепторы с тирозинкиназной активностью. Соответствие предполагаемых результатов проекта мировому уровню исследований определяется как фундаментальным характером, так и прикладными аспектами проекта, в частности, в области иммунологии опухолей, а также в разработке и функционализации систем доставки, и подтверждается имеющимся опытом руководителя и ведущих исполнителей проекта в выполнении исследований по данной тематике, отраженным в публикациях в престижных мировых научных журналах с высоким рейтингом. Результаты реализации проекта могут быть использованы в клинической практике и разработке систем для адресной доставки, иммунотерапии и комбинированного воздействия на другие типы опухолей, экспрессирующих рецепторы с тирозинкиназной активностью, что подчеркивает универсальность предлагаемой системы и демонстрирует возможность расширения спектра применения данного подхода.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ