Платформа поиска и разработки тераностических аптамерных лекарственных препаратов (ПОРТАЛ) для диагностики и терапии глиом человека

Цель проекта Создание и разработка аптамеров, пригодных для диагностики (в том числе визуализации) и терапии (в том числе таргетной) глиом человека. Задачи проекта 1.Разработка дифференцировочной терапии с использованием аптамеров и нейроиндукторов, обладающих противоопухолевым эффектом на клетки глиомы и с минимальным влиянием на неопухолевые клетки. 2.Разработка конъюгатов с использованием аптамеров, специфичных к мембранным опухолевым маркерам глиомы, для накопления радиофармпрепаратов в опухоли при визуализации ПЭТ для ее последующей визуализации. 3. Создание G-квадруплексных аптамеров и их производных для повышения радиосенсибилизации клеток глиомы при лучевой терапии. 4. Разработка принципа таргетной терапии глиом с использованием комплексов/конъюгатов, состоящих из терапевтической молекулы и аптамера. Актуальность и значимость проекта Работа направлена на переход к предиктивно-превентивной персонализированной медицине, высокотехнологическому здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных), решение проблемы антибиотикорезистентности, изучения мозга с целью разработки и реализации современных нейротехнологий, разработки способов лечения орфанных моногенных болезней, бионическая инженерия, ускоренное развитие генетических технологий, создание методик комплексной реабилитации на различных этапах онтогенеза (приоритетное направление научно -технологического развития) в области исследования, терапии и диагностики глиомы человека высокой степени злокачественности (III и IV Grade). Ключевые слова проекта: глиома, аптамер, дифференцировочная терапия, ПЭТ/КТ, радиосенсибилизация, конъюгат/ конъюгат с расщепляемым линкером, таргетная терапия. Глиома относится к одному из самых неблагоприятных, по прогнозам заболеваниям человека. Течение заболевания осложнено тяжестью симптомов, рецидивами, и, вследствие этого, коротким временем жизни пациентов. Современные подходы к диагностике, терапии и визуализации опухоли не позволяют значительно увеличить продолжительность жизни и выживаемость пациентов. Хирургическое удаление опухоли с использование новейшей навигации позволяет максимально на сколько возможно удалить опухоль. При этом опухолевые стволовые клетки, расположенные по краю опухоли остаются и мигрируют в здоровую паренхиму мозга. Химиотерапия и радиотерапия на время снижают агрессивное разрастание опухоли, но также не позволяют значительно увеличить продолжительность жизни и выживаемость пациентов. Поскольку современные подходы обеспечивают только низкую эффективность лечения глиомы крайне актуальным является поиск и разработка принципиально новых подходов к диагностике и терапии глиомы человека. Аптамеры, короткие олигонуклеотиды, могут обладать уникальной пространственной структурой, которая определяет их высокую специфичность и аффинность к мишени; размеры аптамеров примерно в 10 раз меньше антител и всего в два раза больше, чем обычные праймеры для полимеразной цепной реакции. Аптамеры часто называют функциональными аналогами антител, при этом они обладают рядом существенных преимуществ. К ним относятся: химический роботизированный синтез; они имеют небольшой размер и, как следствие, высокие показатели диффузии; они практически не иммуногенны; они стабильны и легко ренатурируют; в них можно направленно ввести лиганды/агенты для получения ковалентных коньюгатов (конъюгатов аптамер – лиганд/лекарство, aptamer – drug conjugates, ADC), что является мощным современным трендом тераностики. В настоящее время разрабатываются аптамеры, специфически узнающие ряд рецепторов факторов роста и маркеры в прогениторных/стволовых опухолевых клеток. Аптамеры можно конъюгировать с радиофармпрепаратами, например с изотопом 18F. Подобные конъюгаты позволяют целенаправленно локализовать клеточные мишени в глиобластоме методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Аптамеры можно применять для адресной доставки терапевтических антипролиферативных препаратов в виде комплексов и конъюгатов, стимулируя синергичность и снижая их токсичность. Олигонуклеотидные криптоаптамеры( аптамеры, у которых на данный момент не определена белковая мишень) с предполагаемой структурой G – квадруплексов могут ингибировать пролиферацию опухолевых клеток глиомы, по-видимому, за счет связывания функционально значимых белков внутри клетки. На их основе можно также создавать комплексы и конъюгаты с радиофармпрепаратами и терапевтическими агентами. Коллектив специалистов, участвующих в этой работе, предложил создание платформы ПОРТАЛ (ПОиск и Разработка Тераностических Аптамерных Лекарственных препаратов) на основе использования специфичных аптамеров к молекулярным маркерам глиомы, обладающих диагностическим или терапевтическим потенциалом. Платформа ПОРТАЛ является основой для создания и разработки аптамеров, пригодных для диагностики (в том числе визуализации) и терапии (в том числе таргетной) глиом человека. Создание панели противоопухолевых аптамеров с цитостатическим действием на клетки глиомы человека, а также разработка подхода дифференцировочной терапии для лечения глиомы человека (данная терапия не убивает опухолевые клетки, а блокирует их пролиферацию путем управления их дифференцировкой до зрелого состояния) позволит разработать принципиально новый цитостатический подход к лечению глиомы, охватывающий дополнительно и терапевтическое воздействие на опухолевые стволовые клетки глиомы. Создание конъюгатов радиофармпрепарата и аптамера даст возможность визуализировать края опухоли, что позволит более точно и полно ее хирургически удалять, а визуализация зон повышенной злокачественности глиомы, покажет нейрохирургу важность удаления именно этих областей. Разработка аптамеров, влияющих на радиосенсибилизацию и снижение миграции опухолевых клеток глиомы при лучевой терапии, позволит повысить эффективность лучевой терапии и снизить агрессивное рецидивирование заболевания. А конъюгаты с аптамером с катепсиновым линкером способные таргетно доставить терапевтическую молекулу к опухолевой клетке глиомы и высвободить его внутри злокачественной клетки помогут создать принцип таргетной терапии. Конъюгат, способный доставить терапевтическую молекулу в опухолевую клетку глиомы и расщепиться в ней с высвобождением лекарственного препарата, будет подготовлен к доклиническим исследованиям. Предлагаемый проект позволит создать в России новый подход для тераностики глиом человека при использовании аптамеров – молекулярных узнающих элементов на основе олигонуклеотидов. При отсутствии эффективных протоколов лечения глиом подобный подход крайне актуален и востребован. Разрабатываемые подходы к тераностике патентноспособны. Аптатераностика может быть транслирована и на другие типы опухолевых заболеваний. Участие крупного медицинского учреждения – НМИЦ им. акад. Н.Н. Бурденко, определяет не только возможности использования клинического материала, но и возможности непосредственного внедрения в медицину путем проведения грамотных доклинических испытаний и подготовки к клиническим испытаниям. Платформа ПОРТАЛ может стать основой для разработки терапии и диагностики при помощи аптамеров и для других опухолей человека. В дальнейшем в случае успеха подобного подхода в терапии и диагностики столь тяжелого заболевания и пока не имеющего альтернативных решений, как глиома, авторы проекта готовы участвовать в рамках платформы в разработках, касаемых других злокачественных образований человека.