Особенности эндоцитоза GD2-специфичных антител разных форматов в опухолевых клетках

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Одним из наиболее перспективных направлений таргетной терапии рака на основе моноклональных антител является использование конъюгатов антител с лекарством (ADC). К настоящему моменту для применения в клинике одобрено 15 препаратов данного класса и более 100 находятся на стадии клинических испытаний. ADC нацеливают на разные опухолевые маркеры, и в том числе на углеводные антигены в составе гликосфинголипидов. Среди них ганглиозид GD2 является наиболее перспективным опухолевым маркером, и в недавних работах показан значительный потенциал применения анти-GD2 ADC. Важными характеристиками маркера, от которых во многом зависит эффективность ADC, являются способность к интернализации рецептора после формирования комплекса антиген–антитело и его попадание в лизосомы клеток. Способность к интернализации и механизмы эндоцитоза комплексов GD2-специфичных антител с GD2 изучены слабо. В данной работе было проведено исследование механизмов интернализации комплексов ганглиозида GD2 и наиболее актуальных для применения GD2-специфичных антител различного формата, включающих полноразмерные антитела, минибоди и scFv-фрагменты. Все использованные варианты антител интернализовались опухолевыми GD2-позитивными клетками и попадали в лизосомальные компартменты. Полноразмерные антитела и минибоди показали высокую эффективность эндоцитоза GD2-позитивными клетками, который реализуется преимущественно за счет механизмов макропиноцитоза и кавеол-опосредованного эндоцитоза. Полученные данные могут быть востребованы для разработки более эффективных таргетных препаратов для лечения GD2-позитивных опухолей.

Об авторах

А. О. Макарова

ФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: khol@mail.ru

биологический факультет

Россия, 117997 Москва; 119991 Москва

М. М. Титов

ФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: khol@mail.ru

биологический факультет

Россия, 117997 Москва; 119991 Москва

Д. В. Калиновский

ФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: khol@mail.ru
Россия, 117997 Москва

И. В. Холоденко

ФГБНУ Институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича

Email: khol@mail.ru
Россия, 119121 Москва

А. В. Кибардин

Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева

Email: khol@mail.ru
Россия, 117997 Москва

С. С. Ларин

Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева

Email: khol@mail.ru
Россия, 117997 Москва

Е. В. Свирщевская

ФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: khol@mail.ru
Россия, 117997 Москва

С. М. Деев

ФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Первый Московский государственный медицинский университет имени Сеченова; Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: khol@mail.ru
Россия, 117997 Москва; 119991 Москва; 123098 Москва

Р. В. Холоденко

ФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; ООО «Реал Таргет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: khol@mail.ru
Россия, 117997 Москва; 108841 Москва

Список литературы

  1. Crescioli, S., Kaplon, H., Wang, L., Visweswaraiah, J., and Kapoor, V. (2025) Antibodies to watch in 2025, mAbs, 17, 2443538, doi: 10.1080/19420862.2024.2443538.
  2. Carter, P. J., and Rajpal, A. (2022) Designing antibodies as therapeutics, Cell, 185, 2789-2805, doi: 10.1016/j.cell.2022.05.029.
  3. Dumontet, C., Reichert, J. M., Senter, P. D., Lambert, J. M., and Beck, A. (2023) Antibody-drug conjugates come of age in oncology, Nat. Rev. Drug Discov., 22, 641-661, doi: 10.1038/s41573-023-00709-2.
  4. Mihaylova, R., Momekova, D., Elincheva, V., and Momekov, G. (2024) Immunoconjugates as an efficient platform for drug delivery: a resurgence of natural products in targeted antitumor therapy, Pharmaceuticals, 17, 1701, doi: 10.3390/ph17121701.
  5. Li, J. H., Liu, L., and Zhao, X. H. (2024) Precision targeting in oncology: the future of conjugated drugs, Biomed. Pharmacother., 177, 117106, doi: 10.1016/j.biopha.2024.117106.
  6. Esapa, B., Jiang, J., Cheung, A., Chenoweth, A., Thurston, D. E., and Karagiannis, S. N. (2023) Target antigen attributes and their contributions to clinically approved antibody-drug conjugates (ADCs) in haematopoietic and solid cancers, Cancers, 15, 1845, doi: 10.3390/cancers15061845.
  7. Corrigan, P. A., Cicci, T. A., Auten, J. J., and Lowe, D. K. (2014) Ado-trastuzumab emtansine: a HER2-positive targeted antibody-drug conjugate, Ann. Pharmacother., 48, 1484-1493, doi: 10.1177/1060028014545354.
  8. Bardia, A., Mayer, I. A., Vahdat, L. T., Tolaney, S. M., Isakoff, S. J., Diamond, J. R., O'Shaughnessy, J., Moroose, R. L., Santin, A. D., Abramson, V. G., Shah, N. C., Rugo, H. S., Goldenberg, D. M., Sweidan, A. M., Iannone, R., Washkowitz, S., Sharkey, R. M., Wegener, W. A., and Kalinsky, K. (2019) Sacituzumab Govitecan-hziy in refractory metastatic triple-negative breast cancer, N. Engl. J. Med., 380, 741-751, doi: 10.1056/NEJMoa1814213.
  9. Rosenberg, J. E., O'Donnell, P. H., Balar, A. V., McGregor, B. A., Heath, E. I., Yu, E. Y., Galsky, M. D., Hahn, N. M., Gartner, E. M., Pinelli, J. M., Liang, S. Y., Melhem-Bertrandt, A., and Petrylak, D. P. (2019) Pivotal trial of Enfortumab Vedotin in urothelial carcinoma after platinum and anti-programmed death 1/programmed death ligand 1 therapy, J. Clin. Onco., 37, 2592-2600, doi: 10.1200/JCO.19.01140.
  10. Gilbert, L., Oaknin, A., Matulonis, U. A., Mantia-Smaldone, G. M., Lim, P. C., Castro, C. M., Provencher, D., Memarzadeh, S., Method, M., Wang, J., Moore, K. N., and O'Malley, D. M. (2023) Safety and efficacy of mirvetuximab soravtansine, a folate receptor alpha (FRα)-targeting antibody-drug conjugate (ADC), in combination with bevacizumab in patients with platinum-resistant ovarian cancer, Gynecol. Oncol., 170, 241-247, doi: 10.1016/j.ygyno.2023.01.020.
  11. Bogani, G., Coleman, R. L., Vergote, I., Raspagliesi, F., Lorusso, D., and Monk, B. J. (2023) Tisotumab vedotin in recurrent or metastatic cervical cancer, Curr. Probl. Cancer, 47, 100952, doi: 10.1016/j.currproblcancer.2023.100952.
  12. Yu, J., Fang, T., Yun, C., Liu, X., and Cai, X. (2022) Antibody-drug conjugates targeting the human epidermal growth factor receptor family in cancers, Front. Mol. Biosci., 9, 847835, doi: 10.3389/fmolb.2022.847835.
  13. Kalinovsky, D. V., Kibardin, A. V., Kholodenko, I. V., Svirshchevskaya, E. V., Doronin, I. I., Konovalova, M. V., Grechikhina, M. V., Rozov, F. N., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2022) Therapeutic efficacy of antibody-drug conjugates targeting GD2-positive tumors, JITC, 10, e004646, doi: 10.1136/jitc-2022-004646.
  14. Philippova, J., Shevchenko, J., and Sennikov, S. (2024) GD2-targeting therapy: a comparative analysis of approaches and promising directions, Front. Immunol., 15, 1371345, doi: 10.3389/fimmu.2024.1371345.
  15. Hammood, M., Craig, A. W., and Leyton, J. V. (2021) Impact of endocytosis mechanisms for the receptors targeted by the currently approved antibody-drug conjugates (ADCs)-A necessity for future ADC research and development, Pharmaceuticals, 14, 674, doi: 10.3390/ph14070674.
  16. Aggarwal, D., Yang, J., Salam, M. A., Sengupta, S., Al-Amin, M. Y., Mustafa, S., Khan, M. A., Huang, X., and Pawar, J. S. (2023) Antibody-drug conjugates: the paradigm shifts in the targeted cancer therapy, Front. Immunol., 14, 1203073, doi: 10.3389/fimmu.2023.1203073.
  17. He, J., Zeng, X., Wang, C., Wang, E., and Li, Y. (2024) Antibody-drug conjugates in cancer therapy: mechanisms and clinical studies, MedComm, 5, e671, doi: 10.1002/mco2.671.
  18. Tibbetts, R., Yeo, K. K., Muthugounder, S., Lee, M. H., Jung, C., Porras-Corredor, T., Sheard, M. A, and Asgharzadeh, S. (2022) Anti-disialoganglioside antibody internalization by neuroblastoma cells as a mechanism of immunotherapy resistance, CII, 71, 153-164, doi: 10.1007/s00262-021-02963-y.
  19. Wargalla, U. C., and Reisfeld, R. A. (1989) Rate of internalization of an immunotoxin correlates with cytotoxic activity against human tumor cells, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 5146-5150, doi: 10.1073/pnas.86.13.5146.
  20. Buhtoiarov, I. N., Neal, Z. C., Gan, J., Buhtoiarova, T. N., Patankar, M. S., Gubbels, J. A., Hank, J. A., Yamane, B., Rakhmilevich, A. L., Reisfeld, R. A., Gillies, S. D., and Sondel, P. M. (2011) Differential internalization of hu14.18-IL2 immunocytokine by NK and tumor cell: impact on conjugation, cytotoxicity, and targeting, J. Leukoc. Biol., 89, 625-638, doi: 10.1189/jlb.0710422.
  21. Kalinovsky, D. V., Kholodenko, I. V., Kibardin, A. V., Doronin, I. I., Svirshchevskaya, E. V., Ryazantsev, D. Y., Konovalova, M. V., Rozov, F. N., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2023) Minibody-based and scFv-based antibody fragment-drug Conjugates selectively eliminate GD2-positive tumor cells, Int. J. Mol. Sci., 24, 1239, doi: 10.3390/ijms24021239.
  22. Kholodenko, I.V., Kalinovsky, D.V., Svirshchevskaya, E.V., Doronin, I. I., Konovalova, M. V., Kibardin, A. V., Shamanskaya, T. V., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2019) Multimerization through pegylation improves pharmacokinetic properties of scFv fragments of GD2-specific antibodies, Molecules, 24, 3835, doi: 10.3390/molecules24213835.
  23. Haraguchi, M., Yamashiro, S., Yamamoto, A., Furukawa, K., Takamiya, K., Lloyd, K. O., Shiku, H., and Furukawa, K. (1994) Isolation of GD3 synthase gene by expression cloning of GM3 alpha-2,8-sialyltransferase cDNA using anti-GD2 monoclonal antibody, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 10455-10459, doi: 10.1073/pnas.91.22.10455.
  24. Nath, N., Godat, B., Zimprich, C., Dwight, S. J., Corona, C., McDougall, M., and Urh, M. (2016) Homogeneous plate based antibody internalization assay using pH sensor fluorescent dye, J. Immunol. Methods, 431, 11-21, doi: 10.1016/j.jim.2016.02.001.
  25. Kalinovsky, D. V., Kholodenko, I. V., Svirshchevskaya, E. V., Kibardin, A. V., Ryazantsev, D. Y., Rozov, F. N., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2023) Targeting GD2-positive tumor cells by pegylated scFv fragment-drug conjugates carrying maytansinoids DM1 and DM4, Curr. Issues Mol. Biol., 45, 8112-8125, doi: 10.3390/cimb45100512.
  26. Rennick, J. J., Johnston, A. P. R., and Parton, R. G. (2021) Key principles and methods for studying the endocytosis of biological and nanoparticle therapeutics, Nat. Nanotechnol., 16, 266-276, doi: 10.1038/s41565-021-00858-8.
  27. Sandvig, K., Kavaliauskiene, S., and Skotland, T. (2018) Clathrin-independent endocytosis: an increasing degree of complexity, Histochem. Cell Biol., 150, 107-118, doi: 10.1007/s00418-018-1678-5.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025