КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 22-25-00516

НазваниеРазработка нано- и микроносителей нуклеиновых кислот для комбинированной локальной иммунотерапии химиорезистентных злокачественных новообразований

РуководительМуслимов Альберт Радикович,

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс№64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-108 - Иммунология

Ключевые словаиммунотерапия, генная терапия, STING, TLR, опухолевое микроокружение, метастазирование, злокачественные новообразования, опухоль-ассоциированные лимфоциты, опухолевая толерантность

Код ГРНТИ76.29.49

СтатусЗакрыт досрочно

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время для большинства системных химиопрепаратов и схем химиотерапии злокачественных новообразований используемых в онкологии и гематологии, достигнут предельный уровень токсичности и переносимости, при этом значительная группа пациентов все равно остается резистентной к подобной терапии. Одним из наиболее активно развивающихся направлений современной онкологии является иммунотерапия. Создание концепции иммунных контрольных точек привело к принципиальному изменению подходов к лечению широкого спектра злокачественных новообразований. Значимость этого открытия была признана международным сообществом, а исследователи данного иммунного механизма, Джеймс Эллисона и Тасуку Хонзе в октябре 2018 года были удостоены нобелевской премии. После внедрения технологии, рост количества препаратов для иммунотерапии на рынке противоопухолевых препаратов, позволяют достигнуть длительных ремиссий у значительного количества пациентов и, вероятно, излечения у некоторых больных. Однако часть пациентов остается резистентными к подобной терапии. Комбинированные методы иммунотерапии, воздействующие на разные звенья противоопухолевого иммунитета, потенциально являются значительно более эффективными. Однако, опыт клинических исследований комбинаций системной иммунотерапии свидетельствует о потенциальной токсичности такого подхода и о частом отсутствии эффекта синергии. Кроме того, комбинация нескольких новых терапевтических молекул приводит к существенному удорожанию подобного лечения. Одним из потенциальных способов решения обозначенных выше проблем, является использование локальной иммунотерапии и терапевтических подходов на основе нуклеиновых кислот (мРНК), кодирующих классические белковые агонисты иммунных контрольных точек и хемокинов, преодолевающих иммуносупрессивное микроокружение опухоли. Локальное использование кодирующих нуклеиновых кислот позволит создать необходимую концентрацию препарата в очаге интереса, при этом избегая токсического эффекта системной терапии. Кроме того, переход от производства белковых молекул в пользу мРНК может значительно снизить стоимость производства лекарственных препаратов. Однако, применение такого подхода невозможно без использования эффективной и безопасной системы внутриклеточной доставки нуклеиновых кислот. Целью заявляемого междисциплинарного проекта является поиск подходов к созданию нового лекарственного средства для комбинированной in situ иммунотерапии на основе внутриклеточной доставки нуклеиновых кислот. Инновационность проекта состоит в разработке собственной системы доставки, а также использовании подхода комбинированной локальной иммунотерапии. Предлагаемое технологическое решение на основе собственной системы внутриклеточной доставки позволит: 1. Осуществлять высокоэффективный трансфер комбинации нуклеиновых кислот в контролируемом соотношении и концентрации внутрь клетки с последующим высвобождением в цитозоли для активации иммунных сенсоров и интерферонового ответа, а также экспрессии терапевтических белков; 2. Избежать высокой токсичности комбинированной иммунотерапии за счет отказа от системного введения в пользу локального; 3. Существенно снизить стоимость комбинированной иммунотерапии за счет отказа от синтеза отдельных иммунотерапевтических молекул в пользу их экспрессии с кодирующей части генетических конструктов; 4. Быстро и эффективно адаптировать иммунотерапевтические комбинации путем изменения кодирующей части доставляемых генетических конструктов.

Ожидаемые результаты
Ключевыми факторами, сдерживающими развитие иммунотерапевтических подходов в терапии злокачественных новообразований, является ряд существенных недостатков системного назначения агонистов/антагонистов иммунных контрольных точек и других представителей класса, а также неоптимальной фармакокинетики белковых препаратов: - Разрушение биологически активного вещества метаболическими системами организма. В связи с вышеуказанными особенностями распределения либо не достигает своих биологических мишеней, либо достигает их в значительно меньшей концентрации; - Ненаправленное действие. В связи с универсальным механизмом распределения, неизбежно происходит взаимодействие с неспецифическими мишенями, и специфическими мишенями вне очагов поражения, следствием чего является возникновение и усиление побочных эффектов, обусловленных биологически активным веществом. Также увеличивается количество вещества необходимого для создания терапевтической концентрации в очаге поражения, то увеличивает стоимость препарата; - Неравномерное распределение, невозможность преодоления биологических барьеров; - Невозможность поддержания стабильной оптимальной терапевтической концентрации; В ходе реализации заявленного проекта будут разработаны и оптимизированы протоколы синтеза носителей нуклеиновых кислот невирусной природы на основе органических полимерных, липидных и гибридных композиций, а также проведено сравнительное исследование эффективности и безопасности полученных частиц в экспериментах in vitro и in vivo. Технологии, использующие внутриклеточную доставку мРНК получили бурное развитие в последнее десятилетие, однако экспоненциальный рост интереса к продуктам на основе мРНК был отмечен в последние годы. Сейчас в ряде стран, подобные препараты (вакцины на основе липидных носителей мРНК) активно используются для профилактики распространения инфекционных заболеваний (COVID-19), однако, невозможно переоценить потенциал указанной технологии в подходах онкоиммунологии. Эффективная внутриклеточная доставка нуклеиновых кислот, кодирующих клинически релевантные белки позволит создать в злокачественном узле “горячий” иммунологический очаг, прорывающий толерогенный фон опухолевого микроокружения и делающий возможным использование собственных резервов организма для борьбы с заболеванием. Это может быть актуально в первую очередь для иммуночувствительных, но химиорезистентных заболеваний эпителиальной природы (злокачественные поражения кожи, молочной железы, почки, легких, рак желудка, головы и шеи). Концепция проекта подразумевает разработку новых подходов синтеза современных препаратов направленного действия, которые способны значительно повысить эффективность терапии опухолевых заболеваний и существенно улучшить качество жизни пациентов. Данные, полученные в ходе проведения исследований лягут в основу рекомендаций по формированию групп риска, алгоритма диагностики, отбора и подготовки материалов для последующих доклинических и клинических исследований разрабатываемого с использованием предлагаемой технологии препарата. Успешное выполнение работ в рамках заявленного проекта открывает путь к созданию инновационного лекарственного препарата на базе мРНК-технологии. Создание отечественных генотерапевтических лекарственных средств для лечения онкологических заболеваний позволит нашей стране сохранить и укрепить лидирующие позиции в мировой фармакологической отрасли.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В 2022 году были проведены исследования, направленные на разработку методов синтеза нескольких кандидатных наноразмерных носителей нуклеиновых кислот в результате которых были отработаны перспективные варианты для внутриклеточной доставки мРНК. В ходе реализации проекта была в условиях экспериментов in vitro была проведена оценка параметров воздействия синтезированных носителей, их интернализации и эффективности трансфекции, а также изучено влияние указанных носителей на жизнеспособность и функциональную активность клеток. Был проведен поиск, направленный на оценку роли различных параметров доставляемых нуклеиновых кислот на исходы трансфекции различных вариантов нуклеиновых кислот или их комбинаций, химических модификаций мРНК и включение дополнительных биологически активных веществ, повышающих безопасность и эффективность процедуры доставки генетического материала в клетки. По результатам поиска был определен ряд соединений, снижающих воздействие доставляемых нуклеиновых кислот на внутриклеточные иммунные сенсоры и применимых в составе разрабатываемых носителей нуклеиновых кислот. Были получены и охарактеризованы нуклеотидные последовательности генов иммуногенных противоопухолевых белков. Все 12 генов были клонированированы в экспрессионные кассеты и подготовлены для синтеза мРНК на их основе. Также были проведены работы по разработке базовых протоколов конституциональной модификации опухолевых клеточных линий животных с целью придания им люминесцентных и флуоресцентных свойств для последующей диагностики терапевтического потенциала разрабатываемых носителей на моделях in vivo, были получены культуры модифицированных лентивирусными частицами и стабильно экспрессирующих флуоресцентные белки клеток линий B16F10, CT-26, 4T1. Научные результаты полученные в ходе выполнения проекта на текущем этапе 3 легли в основу 1 обзорной статьи (в настоящий момент статья находится на рецензии в журнале International Journal of Molecular Sciences, IF=6.208) и 2 экспериментальных работ (в настоящий момент статья находится на рецензии в журнале Journal of Medicinal Chemistry, IF=7.446), а также были представлены в виде постерных докладов на XVI Международном симпозиуме «Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток. Генная и клеточная терапия», г. Санкт-Петербург 15–17 сентября 2022 г. Таким образом, работы, запланированные в отчетный период к исполнению научным коллективом выполнены в полном объеме.

 

Публикации

1. Анна Рогова, Тимофей Евгеньевич Карпов, Ирина Анатольевна Горбунова, Роман Ю. Сидоров, Надежда Домрачева, А.Е. Рубцов, Дарья А. Шипиловских, А.Р. Муслимов, М.В. Зюзин, А.С. Тимин, С.А. Шипиловских Novel heterocyclic small molecule inhibitors as anticancer agents for therapy of pulmonary metastatic melanoma Journal of Medicinal Chemistry, - (год публикации - 2023)

2. Альберт Муслимов, Валерий Терещенко, Даниил Шевырев, Анна Рогова, Кирилл Лепик, Василий Решетников и Роман Иванов The dual role of the innate immune system in the mRNA drugs effectiveness International Journal of Molecular Sciences, 2023, 24(19), 14820 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/ijms241914820

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Проведены исследования биораспределения выбранных носителей мРНК на основе липидных наночастиц, определена динамика экспрессии белка в зависимости от способа введения. Исследования выполнены посредством анализа профиля биолюминесценции от животных, получивших мРНК, кодирующую ген люциферазы светлячка в составе наноразмерных носителей. Проведены первые систематические исследования клинических исследований, направленных на определение эффективности и безопасности противоопухолевых вакцин в терапии фолликулярных лимфом, по результатам исследования было выявлено, что несмотря на безопасность такого подхода его эффективность не отличается от плацебо. Таким образом, впервые с высокой доказательностью сделан вывод об ограниченной перспективности такой терапевтической опции на текущем уровне развития технологий. Проведены поисковые исследования, направленные на выявление внутренних факторов организма на эффективность терапии на основе нуклеиновых кислот. Особое внимание уделено вкладу внутриклеточных иммунных сигналов и возможности манипуляции ими для достижения стабильной экспрессии экзогенной мРНК в различных популяциях клеток. Результаты исследований могут лечь в основу рекомендаций для разработчиков подобных подходов и препаратов на основе мРНК в будущем. Проведены поисковые исследования на тему разработки вне- и внутриклеточных моно- и биспецифических терапевтических антител, кодируемых мРНК при локальном и системном введении. Результаты проекта оформлены в виде статей в высокорейтинговых изданиях, уже опубликованных и планируемых к публикации уже после завершения проекта в 2023 году.

 

Публикации

1. Павел Желнов. Андрей Супонин, Артем Потанин, Александр Ломазов, Ксения Владимирова, Кирилл Лепик, Альберт Муслимов Therapeutic vaccines for follicular lymphoma: a systematic review protocol PROSPERO, - (год публикации - 2023) https://doi.org/10.31219/osf.io/evj59

2. А. Матюшевская, Е. Пряхин, Т. Телкова, А. Рогова, А. Муслимов ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДА КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНОЙ ПРЕЦИПИТАЦИИ ДЛЯ ТРАНСФЕКЦИИ КЛЕТОК III ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ «ПОЛИТЕХ НАУКАМ О ЖИЗНИ», - (год публикации - 2023)

3. Е. Пряхин, А. Матюшевская, Т. Телкова, А. Рогова, А. Муслимов ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНОЙ ПРЕЦИПИТАЦИИ ДЛЯ ТРАНСФЕКЦИИ КЛЕТОК III ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ «ПОЛИТЕХ НАУКАМ О ЖИЗНИ», - (год публикации - 2023)

Возможность практического использования результатов
Результаты проекта несомненно могут быть использованы для создания новых и усовершенствования уже существующих продуктов. Технологии невирусной доставки нуклеиновых кислот, а также технологии получения и химической модификации мРНК являются универсальными и платформенными, и потому способны стать драйверными для развития отрасли медицинских биотехнологий. В настоящий момент в России и в мире к технологиям подобного типа приковано повышенное внимание, в виду их эффективности, масштабируемости и тиражируемости. Результаты выполнения поискового проекта, поддержанного фондом могут создать предпосылки для облегчения работы разработчикам терапевтических и профилактических подходов на основе мРНК.