Pētījumi Projekti Visi Projekti
Projekti

Ātrās saites

Vizuāli kontrolējama vēža gēnu terapija kombinācijā ar potenciāliem ķīmijterapijas savienojumiem

Projekta nosaukums: „Vizuāli kontrolējama vēža gēnu terapija kombinācijā ar potenciāliem ķīmijterapijas savienojumiem

Projekts tiek īstenots Eiropas Ekonomikas zonas finanšu instrumenta un Norvēģijas finanšu instrumenta 2009.–2014.gada perioda programmas "Pētniecība un stipendijas" aktivitātes "Pētniecība" ietvaros.

Projekta identifikācijas Nr.: NFI/R/2014/051

Projekta izpildes termiņš: 24 mēneši (2015.gada 1.maijs - 2017.gada 30.aprīlis)

Projekta sadarbības partneri: Oslo University Hospital (OUH); Latvijas Organiskās sintēzes institūts  (OSI)

 

 

Projekta kopējais finansējums: 478 440,00 EUR (BMC – 150 000,00 EUR; OUH – 188 440,00 EUR; OSI – 140 00,00 EUR)

Projekta zinātniskais vadītājs: Dr.biol. Anna Zajakina

 

Kontakti:

Projekta zinātniskā vadītāja Dr.biol. Anna Zajakina (BMC) - anna@biomed.lu.lv 

Aktivitātes vadītājs Alexandre Corthay, PhDy (OUH) - alexandre.corthy@ibv.uio.no  

Aktivitātes vadītājs  Dr.habil.chem Gunars Duburs   (LOSI) - gduburs@osi.lv

Projekta administratīvā vadītāja Ieva Rozenberga (BMC) – ieva.rozenberga@biomed.lu.lv 

 

Šis projekts ir jauna sadarbības iniciatīva starp zinātniekiem no Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra, Latvijas Organiskās sintēzes institūta un Oslo University Hospital. Projekta galvenais mērķis ir izstrādāt un pārbaudīt inovatīvu pretvēža terapijas stratēģiju, kura balstās uz gēnu terapijas vektoru pielietošanu kombinācijā ar potenciāliem ķīmijterapijas savienojumiem. Citokīnu kodējošie alfavīrusu vektori, kuri spēj regulēt audzēja mikrovidi un stimulēt pretvēža imunitāti, tiks pielietoti, lai bloķētu audzēja augšanu un metastazēšanu pēc  ķīmijterapijas.  Ārstēšanas rezultāti tiks vizuāli kontrolēti, izmantojot peļu in vivo vizualizācijas sistēmu. Šis projekts veicinās Latvijas un Norvēģijas zinātnisko sadarbību vēža izpētes jomā un stimulēs inovatīvas vēža terapijas stratēģijas izstrādi preklīniskajos pētījumos. 

2015. gada maijs-jūlijs:

• 12.05.2015 notika projekta kick-off telekonference

• Ir iesākts darbs pie liposomālo nanodaļiņu konstruēšanas pretvēža terapeitisko gēnu un ķīmijterapijas savienojumu piegādei

• Ir uzsākta alfavīrusu DNS vektoru konstruēšana un sintēze

• Ir uzsākta cilvēku vēža PDX modeļu izstrādāšana

2015. gada augusts-oktobris

• Tika sintezēti pirmie lipofīlie nanodaļiņu veidojošie savienojumi un fluorescences zondes

• Tika konstruēti un sintezēti jaunie pretvēža citokīnu ekspresējošie alfavīrusu vektori

• Tika izstrādāts cilvēku vēža PDX modelis imūndeficītās pelēs

2015. gada novembris- 2016. gada janvāris

• 17.11.2015 notika pārskata seminārs, kurā tika apspriesti projekta rezultāti un tālākie plāni

• Tika iegūti pirmie dati par alfavīrusu spēju piegādāt un ekspresēt pretvēža citokīnus audzēju šūnās

• Tika pārbaudītas jaunas fluorescentās zondes, kuras spēj nokrāsot vēža šūnas kultūrās

• Tika uzsākti eksperimenti ar makrofāgu polarizāciju in vitro

Kopsavilkums par pirmo starpposma periodu (maijs-decembris, 2015)

Pirmā projekta atskaites perioda laikā trīs iesaistītās zinātnieku grupas no Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra (LBMC), Latvijas Organiskās sintēzes institūta (OSI) un Oslo Universitātes slimnīcas (OUS) ir pabeigušas darbu pie projekta aktivitātēm, kas veltītas audzēju modeļu izstrādei, kā arī zāļu kandidātu un vēža gēnu terapijas vektoru sintēzei. Audzēju imunoloģijas grupa, ko vada Dr. Corthay (OUS), ir detalizēti raksturojusi “Cilvēka nesīkšūnu plaušu vēža imūno šūnu kompozīciju” (manuskripts iesniegts publicēšanai). Iegūtās zināšanas kalpos par pamatu plānotajiem imunoterapijas eksperimentiem. Grupa ir arī izveidojusi no pacientiem iegūtu ksenotransplantu (PDX) peļu modeļus plaušu vēža pētniecībai, kas tiks pielietoti, lai pārbaudītu imunoterapijas protokolus ar alfavīrusiem. Tajā pat laikā Latvijas vēža gēnu terapijas grupa, ko vada Dr. Zajakina (LBMC), ir izveidojusi pirmos alfavīrusu vektorus, kas kodē terapeitisko gēnu kandidātus audzēja mikrovides reprogrammēšanai ar mērķi “apiet” imūno toleranci pret vēža šūnām krūts vēža un plaušu vēža modeļos. Jaunās konstrukcijas peļu un cilvēka interferona gamma un tumornekrozes faktora alfa ekspresijai tiks izmantotas kombinācijā ar prof. Dubura grupas (OSI) sintezētiem ķīmijterapijas savienojumiem. Tika iegūta virkne potenciālu gēnu piegādes aģentu, kas izstrādāti uz 1,4-dihidropiridīna bāzes (1,4-DHP), mainot dažādas alkilgrupas 1,4-DHP cikla 3., 4. un 5. pozīcijā (manuskripts iesniegts publicēšanai). Pie tam tika arī sintezēti un raksturoti elektrondonoru grupu un konjugētus elektronu akceptorus saturoši fluorescenti savienojumi ar mērķi iegūt polihromas zondes tuvā infrasarkanā starojuma (NIR) spektrā efektīvai fluorescentai vizualizācijai un zāļu izsekošanai in vivo. Bez tam LBMC grupa ar OUS kolēģiem ir pabeigusi proteoma analīzes eksperimentus, salīdzinot pret alfavīrusiem uzņēmīgas un neuzņēmīgas B16 peļu melanomas šūnas. Iegūtie rezultāti paver iespējas izstrādāt optimizētas audzēju tropisma uzlabošanas stratēģijas alfavīrusu vektoriem kā iedarbīgam vēža terapijas līdzekim. Kopumā projekta pirmā perioda laikā ir parādīta veiksmīga piedāvāto pētījuma ideju realizācija un iegūti produktīvi rezultāti projekta partneru sadarbības ietvaros.

2016. gada februāris - aprīlis

Ir zināms, ka interferons-g (IFN-g) ir nozīmīgs faktors, kas uzlabo makrofāgu inflamatoro aktivāciju kā arī veicina makrofāgu M1 fenotipa iegūšanu caur Toll-like receptoru (TLR) aktivāciju. Tā kā M1 makrofāgiem ir novērotas anti-tumorigēnas un audzēja šūnas iznīcinošas funkcijas, tie varētu tikt izmantoti vēža imunoterapijā. Savukārt audzēja nekrozes faktoram-a (TNFa) arī piemīt audzēju-supresīvas īpašības. Lai gan TNFa ir potenciāls aģents audzēja imunoterapijā, būtu nepieciešama mērķtiecīga TNFa piegāde audzējā, lai ierobežotu aģenta toksicitāti.

Lai pārbaudītu citokīnus ekspresējošu, uz Semliki meža vīrusu (SFV) balstītu vektoru potenciālu audzēja imunoterapijā, tika izveidotas trīs jaunas uz SFV vektoru balstītas alfavīrusu konstrukcijas, kas saturēja mTNFa, mIFNg un hIFNg gēnus. Tika parādīta SFV vektoru spēja inficēt Lewis plaušu karcinomas (LLC) šūnas un efektīvi inhibēt to augšanu in vitro. Lai noteiktu, vai SFV-mIFNg iegūts mIFNg spēj paaugstināt makrofāgu aktivāciju caur TLR in vitro, SFV-mIFNg iegūtais mIFNg tika izmantots, lai aktivētu no kaulu smadzenēm iegūtus makrofāgus (BMDM) un novērtētu LLC šūnu augšanas inhibīciju. Tā kā SFV iegūta mIFNg funkcionalitāte in vitro tika parādīta divos neatkarīgos eksperimentos, tika secināts, ka no SFV iegūts mIFNg varētu tikt izmantots makrofāgu aktivācijas paaugstināšanā un audzēja supresīva fenotipa iegūšanā caur dažādu TLR aktivāciju.

Nākotnē ir paredzēts novērtēt SFV-mTNFa ietekmi uz audzēja augšanas inhibīciju in vivo kombinācijā ar SFV-mIFNg, kā arī pārbaudīt SFV-hIFNg konstrukta efektivitāti cilvēka plaušu audzēja ksenotransplantācijas modelī in vivo.

2016. gada maijs - jūlijs

Šī perioda laikā trīs iesaistītās zinātnieku grupas no Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra (LBMC), Latvijas Organiskās sintēzes institūta (OSI) un Oslo Universitātes slimnīcas (OUS) turpināja darbu pie projekta aktivitātēm saskaņā ar darba plānu. Sintezētie savienojumi (OSI) un vīrusu vektori (LBMC) tika izpētīti eksperimentos in vitro un in vivo izveidotos audzēju modeļos (OUS). Pirmie iegūtie rezultāti parādīja, ka makrofāgu stimulējošo citokīnu ekspresējošie Semliki meža vīrusa vektori spēj aktivēt audzēju makrofāgus specifisko TLR ligandu klātbūtnē. Terapija ar SFV vektoriem atsevišķi vai kopā ar TLR ligandiem tika izpētīta audzēju augšanas inhibēšanas eksperimentos (OUS). Rezultāti demonstrēja pozitīvu terapeitisku efektu, pielietojot šo ārstēšanas stratēģiju.

Papildus tam, OSI sintezētie fluorescentie savienojumi parādīja augstu potenciālu šūnu vizuālajai detekcijai in vivo peļu modeļos. Šie jaunie savienojumi ar fluorescences īpašībām infrasarkanajā spektrā tiks tālāk izmantotas, lai izveidotu teranostikumus vēža diagnostikai un terapijai.

Trīs publikācijas tika nopublicētas šī projekta ietvaros:

1.  Joly-Battaglini A, Hammarström C, Stankovic B, Aamodt H, Stjärne J, Brustugun OT, Helland Å, Øynebråten I, Corthay A. Rituximab efficiently depletes B cells in lung tumors and normal lung tissue. F1000Res. 2016 Jan 8;5:38. doi: 10.12688/f1000research.7599.1.

2.   Rufus Smits, Baiba Turovska, Sergey Belyakov, Aiva Plotniece, Gunars Duburs Synthesis of 5-carboxy-6-methyl-3,4-dihydro-2(1H)-pyridone derivatives and their electrochemical oxidation to 2-pyridones. Chemical Physics Letters. Volume 649, April 2016, Pages 84–87.

3. Jelena Vasilevska, Gustavo Antonio De Souza, Maria Stensland, Dace Skrastina, Dmitry Zhulenvovs, Raimonds Paplausks, Baiba Kurena, Tatjana Kozlovska, Anna Zajakina. Comparative protein profiling of B16 mouse melanoma cells susceptible and non-susceptible to alphavirus infection: effect of the tumor microenvironment. Cancer Biology & Therapy. Accepted for publication.

2016. gada augusts - decembris

Trešajā atskaites periodā trīs iesaistītās zinātnieku grupas no Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra (LBMC), Latvijas Organiskās sintēzes institūta (LOSI) un Oslo Universitātes slimnīcas (OUH) turpināja projektā paredzētās aktivitātes saskaņā ar darba plānu. Sintezētie fluorescentie zāļu kandidāti (LIOS) tika testēti in vitro un in vivo peļu modeļos, kas izveidoti OUH. Sākotnējie rezultāti liecina, ka fluorescentie savienojumi var tikt vizualizēti in vivo infrasarkanā starojuma spektrā. Turklāt, vairāki sintētiskie savienojumi, 1,4-DHP atvasinājumi, tika atlasīti kā pretvēža līdzekļi tiem piemītošo polifunkcionālo īpašību dēļ, ieskaitot augstu antiproliferācijas un gēnu piegādes potenciālu. Šīs zāles tiks testētas Lewis plaušu karcinomas modelī kombinācijā ar LBMC izstrādātajiem alfavīrusu vektoriem.

Atskaites periodā tika publicēti/akceptēti publicēšanai divi zinātniskie raksti:

1. Jelena Vasilevska, Gustavo Antonio De Souza, Maria Stensland, Dace Skrastina, Dmitry Zhulenkovs, Raimonds Paplausks, Baiba Kurena, Tatjana Kozlovska, Anna Zajakina. Comparative protein profiling of B16 mouse melanoma cells susceptible and non-susceptible to alphavirus infection: effect of the tumor microenvironment. Cancer Biol Ther. 2016 Aug 11:1-16.

2. Anna Zajakina, Karina Spunde and Kenneth Lundstrom. Application of alphaviral vectors for immunomodulation in cancer therapy. Curr Pharm Des. Accepted for publication.

 

Kopsavilkums

Šī projekta ietvaros tiek izstrādāta jauna pretvēža terapija, kas balstīta uz alfavīrusa vektoriem, kuri ekspresē imunomodulējošus citokīnus un uz 1,4-dihidropiridīnu balstītus ķīmijterapijas līdzekļus ar fluorescentām īpašībām. Projekta galvenais mērķis ir izveidot vīrusu vektorus ar audzējiem saistīto makrofāgu tumoricidālo funkciju aktivēšanai, ko pielietot kombinācijā ar ķīmiskiem savienojumiem, kam piemīt antiproliferatīvas un infrasarkanajā spektrā emitējošas īpašības.

Tika izveidoti vairāki tumora nekrozes faktoru alfa (TNF-alfa) vai interferonu gamma (IFN-gamma) kodējoši rekombinanti Semliki meža vīrusa (SFV) un Sindbis vīrusa (SIN) vektori. Izveidotajiem vektoriem piemita augsta infekcijas spēja un citotoksicitāte peļu un cilvēka vēža šūnās in vitro (plaušu un krūts vēža modeļos), turpretī peļu un cilvēka makrofāgi bija rezistenti pret SFV infekciju. Rekombinantie SFV vektori tieši inhibēja peļu plaušu karcinomas šūnu augšanu in vitro, vēža šūnās producējot SFV vektora kodētos citokīnus. No SFV vektora iegūtā TNF-alfa funkcionalitāte tika apstiprināta, veiksmīgi ierosinot šūnu nāvi pret TNF-alfa jutīgos fibroblastos koncentrācijas atkarīgā veidā. No SVF vektora iegūtais IFN-gamma aktivēja makrofāgus tumoricidālā M1 fenotipa virzienā, izraisot plaušu karcinomas šūnu augšanas supresiju in vitro. SFV spēja producēt funkcionālus citokīnus un inficēt vēža šūnas, bet ne makrofāgus liecina, ka SFV var būt ļoti noderīgi vēža imūnterapijā, pateicoties to spējai iedarboties ar audzēju infiltrējošajiem makrofāgiem.   

Attiecībā uz jaunu ķīmijterapijas aģentu izveidi tika atlasīti trīs potenciālie pretvēža zāļu kandidāti izmantošanai kombinācijā ar alfavīrusa vektoriem. Šie savienojumi inhibēja Luisa plaušu karcinomas augšanu, inducējot audzēja mezglu nekrozi, kas tika apstiprināta ar audzēju histoķīmisko analīzi. Savienojumu fluorescentās īpašības tika izvērtētas, izmantojot mikroskopiju un in vivo attēlveidošanas sistēmu. Tika veikts vairāk nekā desmit savienojumu un linkeru dizains un sintēze ar mērķi paaugstināt šo savienojumu vēža-specifiskās un fluorescentās īpašības. Nākamais solis ietvers audzēju adreses ligandu piesaisti daudzsološākajiem savienojumiem.

Turklāt,  izmantojot no pacienta iegūtu audzēja ksenograftu, tika izveidots arī peļu modelis, kas tika vispusīgi raksturots imūno šūnu sastāva un augšanas dinamikas ziņā. Šis modelis ļauj izvērtēt terapeitiskos efektus ksenograftā transplantēto cilvēka imūno šūnu klātbūtnē.

Kopumā, lai arī iegūtie rezultāti bija produktīvi, īstenotais projekts iezīmē uz Latvijas un Norvēģijas sadarbību balstītas pētniecības iniciatīvas aizsākumu vēža terapijas jomā. Iesaistītajām zinātniskajām grupām ir savstarpēji papildinoša pieredze un skaidra vīzija par ilgtspējīgu sadarbību. No praktiskā viedokļa, nākamais solis ietvers pretvēža zāļu tālāku attīstību, uz 1,4-dihidropiridīnu balstīto zāļu izvērtēšanu PDX modeļos, cilvēka makrofāgu activāciju ar alfavīrusu vektoru palīdzību un vektoru piegādes veida optimizāciju peļu allograftos un cilvēka ksenograftu modeļos.

Projekta rezultātā tika radīti seši raksti starptautiskiem recenzētiem žurnāliem (četri publicēti, viens pieņemts publicēšanai, viens iesniegts publicēšanai), no kuriem divi ir kopīgas publikācijas.

______________________________________________________________________________________

Vairāk informāciju par EEZ un Norvēģijas finanšu instrumentu var atrast Valsts izglītības un attīstības aģentūras mājas lapā:

www.viaa.gov.lv

Un EEZ un Norvēģijas finanšu instrumenta mājas lapā:

http://eeagrants.org

Mēs ar prieku aicinām Jūs sekot mums līdz mūsu Facebook lapā:

https://www.facebook.com/LBMCcancergenetherapy/

 

 



Mājas lapas izstrādi finansēja ERAF 2.1.1.2. aktivitātes projekts Nr. 2010/0196/2DP/2.1.1.2.0/10/APIA/VIAA/004 "Latvijas biomedicīnas pētījumu integrācija Eiropas zinātnes telpā".