Humane Peptidderivate gegen schwer therapierbaren Krebs

Trotz allen Fortschritts in der Entwicklung von Krebstherapeutika, gibt es noch immer keine 100% effektive Therapie gegen metastasierenden oder resistenten Krebs. Das Auftreten von Resistenzen, mögliche Toxizität und anderen Nebenwirkungen von Chemotherapie, die hauptsächlich auf ungenügende Spezifität zurückzuführen sind, stellen immer noch einen Hauptgrund für den teilweise mangelnden Erfolg dieser Therapie dar. Daher ist die Entwicklung von neuen Antikrebstherapeutika basierend auf einem neuen für Krebszellen selektiven Wirkungsmechanismus von vorrangiger Bedeutung. Insbesondere Krebsarten mit schlechter Prognose und Therapierbarkeit, wie das Glioblastom, ein bösartiger Tumor des Hirns, oder das maligne Melanom, metastasierender Krebs der Haut, benötigen neue und wirksame Behandlung und stellen daher einen Fokus in diesem Projekt dar. Zunehmend sucht man in der Krebsforschung nach spezifischen Angriffspunkten auf Krebszellen. Im vorangegangenen Projekt FWF-P20760-B11 konnten wir nun erfolgreich beweisen, dass Krebszellen und Metastasen ein einzigartiges und neues Target in Form des negativ geladenen Phospholipids Phosphatidylserin (PS) spezifisch auf ihrer Oberfläche präsentieren. Das lieferte die wichtige Basis für das Design und die Optimierung von kationischen Antitumor Peptiden, die aus dem menschlichen Abwehrpeptid Lactoferricin, einem Effektor Molekül der angeborenen Immunabwehr, abgeleitet wurden. Das Nachfolge-Projekt wird diesen erfolgversprechenden Ansatz in der Krebstherapie, basierend auf Abwehrpeptiden zum Ziel führen. Im Vorfolge-Projekt wurde eine Optimierung in Model- und in vitro Studien durchgeführt. Das gewonnene Wissen soll für die finale Auswahl von 2 herausragenden Peptid-Wirkstoffen, abgeleitet vom menschlichen Lactoferricin, genutzt werden, um eine spezifische Toxizität gegenüber Glioblastom und Melanom zu erreichen. Grundlage für die Auswahl soll unter anderem die Ausbildung einer speziellen Sekundärstruktur der Peptide sein. Die Aufklärung von Struktur-Aktivität-Zusammenhang und mechanistische Studien sollen Aufschluss über die Wirkungsweise von für Krebszellen selektiven und nicht selektiven Peptiden liefern. Weitere Ziele umfassen Target und Peptid Lokalisierungsstudien im Zellsystem um mehr über charakteristische Merkmale eines hoch aktiven und selektiven Antitumor Peptids herauszufinden. Der Einfluss anderer Membrankomponenten, wie Mucinen oder die Rolle von Cholesterol und Rafts werden in ihrer Auswirkung auf die Aktivität der Peptide untersucht werden. Aktivitätsstudien an Zellsystemen von Zelllinien und Primärkulturen von humanen Glioblastomen und malignen Melanomen folgen in vivo Studien in Maus Xenograft Modellen um die biologische Relevanz der Peptidwirkung aufzuzeigen. Wie sich durch Arbeiten im vorangegangenen Projekt und anderer Gruppen gezeigt hat, ist die Zielscheibe PS auch auf vielen anderen Krebsarten präsent ist und die Peptide wären daher uneingeschränkt einsetzbar. Das Projektziel ist es genügend Informationen und Daten über die untersuchten Peptid-Wirkstoffe zu erhalten, um eine erfolgreiche Patentierung und Transfer zur pharmazeutischen Industrie zu gewährleisten.

Das Projekt FWF-P24608-B23 ermöglichte die starke Verbesserung der Antitumorwirkung von Abkömmlingen des menschlichen Muttermilchpeptids Lactoferricin gegen schwer therapierbaren Krebs der Haut und des Gehirns, wie Melanom und Glioblastom.Krebserkrankungen sind noch immer einer der führenden Verursacher der Todesfälle weltweit. Im Jahr 2012 wurde bei 14.1 Millionen Menschen weltweit Krebs diagnostiziert, daraus resultierten 8.2 Millionen Todesfälle. Das Auftreten von Resistenzen bei Behandlung mittels Chemotherapie, mögliche Toxizität und andere Nebenwirkungen, die hauptsächlich auf ungenügende Spezifität zurückzuführen sind, sowie mögliche Rezidiv-Bildung und Unerreichbarkeit von entfernten Metastasen, stellen immer noch einen Hauptgrund für den teilweise mangelnden Erfolg der derzeitigen Krebstherapie dar. Daher ist die Entwicklung von neuen Antikrebstherapeutika basierend auf einem für Krebszellen selektiven Wirkungsmechanismus von großer Bedeutung. Im vom Österreichischen Forschungsfond geförderten Vorfolge-Projekt FWF-P20760-B11 konnten wir erfolgreich beweisen, dass Krebszellen und Metastasen, als auch Chemo-resistente Krebsarten ein einzigartiges und neues Target in Form des negativ geladenen Phospholipids Phosphatidylserin (PS) spezifisch auf ihrer Oberfläche präsentieren. Das lieferte die wichtige Basis für das Design und die Optimierung von kationischen Antitumor Peptiden des Nachfolge-Projekts FWF-P24608-B23, die aus dem menschlichen Abwehrpeptid Lactoferricin abgeleitet wurden.Diese von uns entwickelten Peptide zeigen eine vielfach verstärkte Effektivität gegenüber Zellen verschiedener Krebsarten, wie malignem Melanom und Glioblastom und deren Metastasen. Besonders die Effektivität gegenüber Metastasen, die mit herkömmlichen Therapien nicht zu behandeln sind, Stabilität im Blutsystem und Passierbarkeit der Blut-Hirnschranke sind hier von großer Bedeutung. Weiter ist die Toxizität gegenüber gesunden Zellen bei hoher Toxizität gegenüber Krebszellen minimal, wobei hier die Ableitung von einem natürlichen menschlichen Abwehrstoff von großem Vorteil ist. So zeigte die Krebstoxizität zweier Peptide im Vergleich zu ihrem natürlichen Ursprungspeptid Lactoferricin aus der Muttermilch eine starke Steigerung um das 10fache gegen malignes Melanom mit konsistent niederer Toxizität gegen Nicht-Krebszellen. Wir konnten auch erfolgreich den Mechanismus aufklären, mittels dessen die Peptide zuerst spezifisch mit PS auf Krebszellen interagieren, in Folge in die Krebszellen eindringen, innerhalb der Zelle lokalisieren und dann spezifisch in den Krebszellen den Selbstmord (Apoptose) auslösen, während mit gesunden Zellen keine Interaktion erfolgt. Diese Möglichkeit der Apoptose war zuvor in den Krebszellen größtenteils blockiert. Von großer Bedeutung sind auch die Ergebnisse des Projekts, mittels derer demonstriert werden konnte, dass zwei ausgewählte Peptide auch im lebenden System (in vivo) Aktivität in Mäusen gegen humanes Melanom und Glioblastom zeigten. Nach Behandlung kam es in den Mäusen zu deutlichem Tumorrückgang, bzw. Verschwinden des Tumors.Eine Anwendung wäre prinzipiell für alle Krebsarten möglich, da das spezifische Target PS für die entwickelten Peptide auf diversen untersuchten Krebsarten nachgewiesen wurde. In der angestrebten Studie war jedoch der Fokus auf dem (humanen) malignen Melanom und dem Glioblastom gelegen, für die es zurzeit nur wenige und schwache Therapiemöglichkeiten gibt.