14.584.21.0027
Название проекта «Разработка способа персонализированной таргетной терапии мультиформной глиобластомы на основе биомедицинских клеточных технологий»
Соглашение на предоставление субсидии от «27» октября 2017 г. №14.584.21.0027
Этап 1, промежуточный. Наименование этапа: «Выбор и обоснование направления исследований, теоретические и экспериментальные исследования поставленных перед ПНИ задач».
Индустриальный партнер – ООО «Восток фарм»
Иностранный партнер – Лаборатория фармакологии и токсикологии Университета Лозанны.
Актуальность.
Мультиформная глиобластома (МГБ) – одна из самых агрессивных опухолей головного мозга. Стандартное лечение включает хирургическую операцию, облучение и химиотерапию. Прогноз неблагоприятный, медиана выживаемости больных 15 мес. Главная среди ведущих причин резистентности МГБ к лечению связана с гетерогенностью клеточной популяции и наличием в ее составе опухолевых стволовых клеток (ОСК). ОСК занимают ведущие место в иерархии клеточной популяции МГБ. Регуляция активности ОСК возможна путем воздействия на молекулярные мишени свойственные этому типу клеток. Одной перспективных мишеней для целевой регуляции ОСК является wnt-зависимый сигнальный каскад. Избыточная активация wnt-зависимого сигнального пути в клетках глиобластомы достигается путем эпигенетических изменений, подавляющих экспрессию белков-антагонистов и/или массированной сверх экспрессии активных компонентов этого сигнального пути. Такой способ активации Wnt-каскада, сближает МГБ с наиболее агрессивным трижды-негативным подтипом рака молочной железы, где эпигенетическая гиперактивация этого пути играет основополагающую роль в запуске клеточной пролиферации. Данное сходство позволяет для предположить, что химиотерапевтические агенты, показавшие высокую эффективность при подавления Wnt-каскада в клетках трижды-негативного подтипа рака молочной железы, могут быть эффективны для борьбы с МГБ.
Оценка современного состояния решаемой научно-технической проблемы
Персонализация терапии – магистральная идея для разработки новых способов лечения злокачественных опухолей. Приоритетной целью такой терапии являются ОСК. Лекарств и технологий, способных эффективно уничтожать ОСК в организме больного не существует. В этой связи активно отрабатывается тактика, когда целью лечения является не уничтожение ОСК а дестабилизация иерархии ОСК путем подавления ключевых функций этого типа клеток. Регуляция активности ОСК возможна путем воздействия на молекулярные мишени свойственные этому типу клетокОдной из самых перспективных мишеней для целевой терапии ОСК является wnt-сигнальный каскад.Этот каскад – один из ключевых эмбриологических сигнальных путей, регулирующий пролиферацию и дифференцировку клеток и формирования органов во внутриутробном развитии. Во взрослом состоянии он выключен, физиологическим исключением из этого правила являются нормальные стволовые клетки, для которых активация wnt-пути нужна для пролиферации и предотвращения дифференцировки. Wnt-путь представляет собой сложный сигнальный каскад.
Исследования по данной проблеме Школой биомедицины ДВФУ совместно с департаментом фармакологии и токсикологии университета Лозанны (Швейцария) начаты в 2014 году. Заявителями проекта создана эффективно функционирующая «производственная линия» по разработке таких агентов. На старте этой линии находятся программы скринирования библиотек соединений. Найденные эффективные соединения проводятся через этапы вторичного отбора и оптимизации. Полученные вещества – лидеры исследуются in vivo в мышиных ксенографтных моделях. Наиболее продвинутые кандидаты на лекарства готовы к клиническим испытаниям. В рамках данного проекта особое внимание уделяется соединений химическим соединениям показавшим себя как эффективные ингибитор Wnt-сигнального пути и пролиферации Wnt-зависимых форм рака. Принципиально важным вопросом является доставка лекарственных веществ в опухоль. Высокая токсичность и неселективнось действия являются наиболее важными препятствиями для их системного введения. Большинство лекарственных молекул плохо проходит гематоэнцефалический барьер, даже принимая во внимание его практическое отсутствие в инвазивных опухолях в результате мощного неопластического ангиогенеза. В свою очередь, локализация ОСК в гипоксических нишах просто исключает попадание туда лекарственного вещества из кровотока. Наиболее оптимальным способом решения преодоления этих препятствий является использование аутологических CD34+CD45+ клеток костного мозга мобилизованных из периферической крови пациента. Такой способ доставки позволяет избежать токсического воздействия на нормальные клетки и ткани центральной нервной системы, в том числе на нормальные нейральные стволовые клетки, которые обладают способностью мигрировать в опухоль и подавлять активность ОСК, в которых wnt – каскад играет важную роль в поддержании мультипотентности.
Обоснование необходимости проведения ПНИ:
Необходимость проведения ПНИ обусловлена высокой актуальностью проблемы. МГБ - самая распростаненная первичная опухоль мозга, которая составляет до 80% глиом. Данная патология имеет четкую тенденцию к росту. Ключевую причину резистентности МГБ к лечению составляют ОСК. Лекарств и технологий, для эффективного уничтожения ОСК несуществует, попытки их создания не привели к успеху, что свидетельствует о наличии глубоких пробелов в фундаментальной и прикладной нейроонкологии. Это обстоятельство требует разработки новых молдекулярно – биологических подходов и технологий направленных не столько на уничтожение, сколько регуляцию ОСК в комплексной терапии глиобластомы.
Сведения о планируемом научно-техническом уровне разработки:
Разработанный способ персонализированной таргетной терапии МГБ на основе биомедицинских технологий соответствует лучшим мировым образцам биотехнологических продуктов для терапии злокачественных опухолей. Разрабатываемый способ базируется на экспериментальном доказательстве и обосновании эффективности применения веществ – ингибиторов wnt-зависимого сигнального пути, феномене направленной миграции и хоуминга нормальных стволовых и прогениторных клеток в опухолевый очаг, впервые изученных особенностях и закономерностях взаимодействия стволовых и опухолевых клеток, что делает возможным адресную доставку лекарственных веществ в опухоль.
Сведения о патентных исследованиях и выводы из них:
Патентные исследования проведены согласно ГОСТ Р 15.011-96 в соответствии с Заданием № 1 от 04.12.2017 г. и в объеме Регламента поиска № 1 от 05.12.2017 г. Поиск информации осуществлен по направлениям, обеспечивающим выбор наиболее оптимальных разработанных методов и средств противораковой таргетной терапии на основе биомедицинских клеточных технологий.В результате поиска отобраны наиболее эффективные технические решения, содержащие сведения о последних научно-технических достижениях в этой области. Всего отобрано 103 источника патентной информации. Цель проведения патентных исследований – исследование технического уровня методов и средств противораковой таргетной терапии на основе биомедицинских клеточных технологий – достигнута. По результатам патентных исследований можно сделать вывод, что исследование методов и средств противораковой таргетной терапии на основе биомедицинских клеточных технологий является перспективным и актуальным научным направлением.
Новизна темы:
В первые проведено исследование веществ- ингибиторов wnt-зависимого сигнального пути в отношении репродуктивных, пролиферативных, сигнальных и морфогенных свойств ключевых типов ОСК глиобластомы человека.
Связь данной работы с другими научно-исследовательскими работами:
Настоящая работа выполняется в магистральном русле современных противораковых исследований направленных на поиск новых мишеней и разработку средств их поражения, объективизацию результатов лечения с использование специфических маркеров, создание способов адресной доставки лекарств в опухолевые стволовые клетки с использованием новых биомедицинских клеточных технологий. Работа непосредственно связана с другими научно – исследовательскими работами, выполняемыми школой биомедицины направленных на создание новых способов экспериментальной диагностики и биотерапии опухолей, скрининга библиотек природных соединений с целью поиска эффективных ингибиторов различных сигнальных путей в опухолевых стволовых клетках.
Основание для проведения ПНИ.
Основанием для проведения ПНИ является субсидия Минобрнауки России, договор о научном сотрудничестве с депаратментом фармакологии и токсикологии Университета Лозанны. Необходимость проведения ПНИ обусловлена высокой актуальностью проблемы, отсутствием лекарств и технологий для эффективного подавления ОСК, наличием у научного коллектива большого научно – практического задала по исследуемой проблеме. Исходными данными для разработки темы являются доказанные ранее факты: 1.) Высокая подвижность гемопоэтических CD45+СD34+ стволовых клеток человека в отношении клеток МГБ; 2) Способность гемопоэтических CD45+CD34+ стволовых клеток адгезировать к клеткам МГБ и взаимодействовать с ОСК; 3) Высокий противоопухолевый потенциал гемопоэтических стволовых клеток; 4) Особо важная роль wnt-сигнального каскада в биологии ОСК глиобластомы; 5) Наличие портфеля химических соедининений – ингибиторов wnt- зависимого сигнального пути в клетках злокачественных опухолей различных линий. .
Цель работ на первом этапе: Выбор и обоснование направления исследований, теоретические и экспериментальные исследования поставленных ПНИ задач, наработка экспериментальных образцов ОСК человека.
Задачи работ на первом этапе НИР:
- Аналитический обзор современной научно- технической, нормативной и методической литературы.
- Обоснование направления исследований и способов решения поставленных задач.
- Проведение патентных исследований.
- Наработка образцов различных фенотипов опухолевых стволовых клеток глиобластомы человека.
- Материально- техническое обеспечение ПНИ.
- Направленный скрининг имеющихся библиотек природных соединений - эффективных ингибиторов Wnt - каскада на предмет подавления жизнедеятельности клеток модельных линий глиобластомы человека и животных.
Результаты: Проанализированы механизмы терапевтической резистентности МГБ, предпринята попытка систематизации и научно-теоретического обоснования новых подходов к лечению МГБ, направленных на регуляцию сигнальных и морфогенных свойств ОСК. Предложен новый подход к лечению МГБ с учетом молекулярно-биологических характеристик ОСК. Показано, что протеом ОСК следует рассматривать в качестве мишени для терапии созданию новых способов противоопухолевой терапии с использованием ингибиторов wnt-зависимого сигнального пути и адресной доставки этих веществ с использованием гемопоэтических CD34+CD45+ стволовых клеток. Наработано 7 образцов ОСК глиобластомы человека.