Российские нанотехнологии, 2024, T. 19, № 3, стр. 405-412

ОЦЕНКА ИНГИБИРОВАНИЯ РОСТА ОПУХОЛЕЙ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И КИШЕЧНИКА ПРИ БЛОКИРОВАНИИ VEGFR-1 МОНОКЛОНАЛЬНЫМИ АНТИТЕЛАМИ

Т. А. Штам 12*, А. В. Демьянов 13, Л. А. Гараева 1, С. С. Емельянова 1, А. В. Никитина 1, Е. Д. Путевич 14, А. С. Потысьева 14, М. С. Биджиева 14, А. В. Волницкий 1, В. В. Кванчиани 1, Л. А. Соломина 14, К. А. Шабалин 1, Е. В. Сергеева 1, А. П. Трашков 12, Ж. Ю. Сидорова 1, А. В. Жахов 13, В. С. Бурдаков 1, Н. А. Верлов 12, А. Л. Коневега 124**

1 Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”
Гатчина, Россия

2 Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Москва, Россия

3 Биотехнологическая компания ООО “Бенчмарк Перитум”
Санкт-Петербург, Россия

4 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: shtam_ta@pnpi.nrcki.ru
** E-mail: konevega_al@pnpi.nrcki.ru

Поступила в редакцию 28.11.2023
После доработки 18.12.2023
Принята к публикации 19.12.2023

Полный текст (PDF)

Аннотация

Рецептор-1 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR-1) играет критическую роль в опухоль-ассоциированном ангиогенезе. VEGFR-1 обнаруживается на поверхности опухолевых клеток и клеток опухолевого микроокружения. Блокирование данного рецептора приводит к подавлению пролиферации и усилению апоптоза опухолевых клеток, уменьшению васкуляризации опухоли, ингибированию выработки иммуносупрессивных цитокинов опухоль-ассоциированными макрофагами, подавлению инвазии и метастазирования опухоли. Создание препаратов моноклональных антител, блокирующих VEGFR-1, является актуальной задачей при разработке потенциальных противоопухолевых терапевтических лекарственных средств. Таргетные молекулы, созданные на основе антител, связывающихся с VEGFR-1, являются перспективной основой для создания тераностических радиофармацевтических лекарственных препаратов для диагностики и лечения злокачественных новообразований. С целью изучения терапевтического потенциала ингибирования VEGFR-1 при раках молочной железы и кишечника с помощью антител разработаны моноклональные антитела против рекомбинантного белка VEGFR-1 человека. Полученные моноклональные антитела связываются с рецептором VEGFR-1 на поверхности клеток и эффективно ингибируют пролиферацию клеток рака молочной железы и кишечника in vitro, уменьшают темп роста опухолевого узла in vivo и продлевают выживаемость мышей с привитыми опухолями.

ВВЕДЕНИЕ

Рецептор-1 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR-1) представляет собой тирозинкиназный рецептор (ТКР), который связывается с членами семейства VEGF – VEGF-A, VEGF-B и фактором роста плаценты (PlGF) [1, 2]. VEGF-A также взаимодействует с VEGFR-2, TKР, ответственным за активацию путей передачи сигнала, которые опосредуют большинство биологических эффектов VEGF-A [3, 4].

VEGFR-1 экспрессируется в эндотелиальных клетках, во время формирования и ремоделирования сосудов, макрофагах и миоэпителиальных клетках, способствуя миграции и выживанию клеток [58]. Более того, он участвует в мобилизации миелоидных клеток костного мозга, генерирующих опухоль-ассоциированные макрофаги [1]. VEGFR-1 часто экспрессируется на поверхности опухолевых клеток при различных видах рака человека, его повышенная экспрессия является маркером плохого прогноза и высокой вероятности рецидива заболевания [1, 5]. В опухолевых клетках передача сигналов VEGFR-1 ингибирует апоптоз и индуцирует химиорезистентность [1, 911]. Помимо трансмембранной формы VEGFR-1 клетки продуцируют растворимую форму рецептора (sVEGFR-1), которая возникает в результате альтернативного сплайсинга того же транскрипта гена [12, 13] и включает в себя первые шесть Ig-подобных доменов мембранного VEGFR-1 плюс специфическую последовательность из 31 аминокислоты в С-концевом домене. Растворимый VEGFR-1 включает в себя область связывания фактора роста мембранного VEGFR-1 (остатки 1–656) и таким образом предотвращает взаимодействие VEGF-A и PlGF с их трансмембранными TKР [14, 15].

VEGFR-1 играет критическую роль в опухоль-ассоциированном ангиогенезе, но не в физиологическом ангиогенезе в отличие от VEGFR-2 [1617]. Помимо экспрессии в опухолевом эндотелии VEGFR-1 обнаруживается на поверхности самих опухолевых клеток и других клеток опухолевого микроокружения. Блокирование данного рецептора приводит к подавлению пролиферации и усилению апоптоза опухолевых клеток, уменьшению васкуляризации опухолевого узла, ингибированию выработки иммуносупрессивных цитокинов опухоль-ассоциированными макрофагами, подавлению инвазии и метастазирования опухоли.

Блокада VEGFR-1 оказывает противоопухолевую активность за счет трех различных механизмов: ингибирования опухоль-ассоциированного ангиогенеза путем затруднения активации эндотелия в ответ на ангиогенные факторы, высвобождаемые опухолевыми клетками (т.е. VEGF-A и PlGF); снижения мобилизации гемопоэтических предшественников из костного мозга и инфильтрации опухоли миеломоноцитарными клетками, секретирующих цитокины и проангиогенные факторы, которые в свою очередь могут способствовать агрессивности опухоли и устойчивости к терапии анти-VEGF-A; прямого воздействия на VEGFR-1-положительные опухолевые клетки путем ингибирования их инвазивности и пролиферации [18, 19].

Антиангиогенная терапия, которая до сих пор использовалась для лечения различных солидных опухолей, препятствует передаче сигналов VEGF-A, опосредованных как VEGFR-2, так и VEGFR-1 или исключительно VEGFR-2 [17, 18]. Гуманизированное моноклональное антитело (мАТ) бевацизумаб (торговые наименования: Авастин, Авегра, Б-Маб) нацелено на VEGF-A, тем самым предотвращает активацию обоих VEGFR; низкомолекулярные ингибиторы тирозинкиназ (например, акситиниб, кабозантиниб, ленватиниб, пазопаниб, регорафениб, сорафениб, сунитиниб, вандетаниб) взаимодействуют с каталитическим доменом нескольких TKР, включая VEGFR; а полностью гуманизированное мАТ рамуцирумаб направлено против VEGFR-2 [18, 2022]. К сожалению, терапевтическое использование молекул, мешающих передаче сигналов VEGF-A/VEGFR-2, приводит к серьезным побочным эффектам (например, кровотечениям, задержке заживления ран, перфорациям желудочно-кишечного тракта, гипертонии, тромбоэмболическим осложнениям, протеинурии) из-за ингибирования физиологического ангиогенеза [17, 23, 24]. Ожидается, что молекулы, избирательно нацеленные на VEGFR-1, будут вызывать менее токсические эффекты, чем молекулы, направленные против VEGFR-2 или VEGF-A, поскольку PlGF способен передавать свои собственные сигналы посредством фосфорилирования остатков тирозина, отличных от тех, которые фосфорилируются при стимуляция VEGFR-1 с помощью VEGF-A [25], а VEGFR-1 не играет значимой роли в физиологическом ангиогенезе у взрослых [18].

Экспериментальные подходы, предпринимаемые до сих пор для селективного ингибирования VEGFR-1, включают в себя таргетные конъюгаты полимер-лекарственных средств, антагонистические пептиды VEGFR-1 или пептидомиметики и мАТ, блокирующие связывание лиганда с рецептором [4, 2628]. Известно одно терапевтическое антитело против VEGFR-1, которое показало противоопухолевую активность в ряде исследований и в настоящее время проходит клинические испытания: икрукумаб (IMC-18F1) – рекомбинантное полностью гуманизированное мАТ изотипа IgG1, которое специфично и с высокой аффинностью связывается с рецептором VEGFR-1 и блокирует связывание активирующих его лигандов семейства факторов роста эндотелия сосудов: VEGF-A, VEGF-B и PlGF [18, 19]. Для создания оригинального тераностического радиофармацевтического препарата для диагностики и лечения злокачественных новообразований в настоящем исследовании выбрана стратегия разработки таргетных молекул на основе антител, связывающихся с VEGFR-1. Получены мАТ (3В12 и 4С1) против коммерчески доступного рекомбинантного белка VEGFR-1 человека. При характеризации полученных антител, в частности, изучен терапевтический потенциал блокады VEGFR-1 на моделях раков молочной железы и кишечника. Полученные мАТ имеют сродство к рецептору VEGFR-1 на поверхности клеток ряда линий, эффективно ингибируют пролиферацию опухолевых клеток рака молочной железы или кишечника in vitro, уменьшают темп роста опухолевого узла in vivo и продлевают выживаемость мышей с перевитыми опухолями.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Гибридомы, секретирующие мАТ к VEGFR-1, получали по методу Мильштейна–Келлера. Balb/c мыши иммунизировали препаратом рекомбинантного VEGFR1 человека (RPB818Hu01, Cloud-Clone Corp.), который представляет собой фрагмент Ser27~Ile328 внеклеточного домена VEGFR1. После второй иммунизации проводили гибридизацию лимфоцитов паховых и брюшных лимфоузлов с миеломой мыши SP2/0. После гибридизации гибридные клоны, продуцирующие мАТ к VEGFR1, отбирали и клонировали для получения моноклонов. Полученные одиночные клоны скринировали посредством иммуноферментного анализа (ИФА), подращивали и криоконсервировали.

Наработку моноклональных антител в асцитах осуществляли в организме мышей линии BALB/c, которым внутрибрюшинно прививали клетки гибридом. Асцитическую жидкость объемом 3–5 мл, содержащую мАТ, отбирали и определяли в ней титр антител методом ИФА. Продукция мАТ в асцитических жидкостях мышей варьировала от 1 до 2 мг/мл.

Выделение и очистка моноклональных антител. Полученную асцитическую жидкость осветляли центрифугированием, после чего антитела выделяли из супернатанта осаждением с помощью сульфата аммония. Очистку мАТ проводили с помощью аффинной хроматографии с использованием сорбента с белком А. Полученный раствор мАТ концентрировали ультрафильтрацией и растворяли в Na-фосфатном буфере. Концентрацию антител определяли с помощью спектрофотометрии. Чистоту и гомогенность полученного продукта оценивали с помощью электрофореза в полиакриламидном геле.

Тестирование моноклональных антител. Изотип тяжелых цепей полученных мАТ исследовали методом непрямого твердофазного ИФА с использованием набора реактивов Mouse Monoclonal Antibody Isotyping Reagents (SigmaAldrich, категория № ISO2-1KT). Специфичность полученных мАТ к VEGFR1 ортолога мыши исследовали с помощью ИФА с использованием рекомбинантного антигена мыши VEGFR1 (Mus musculus, Ser27~Val329, Cloud-Clone Corp. RPB818Mu01). Анализ конкуренции связывания с VEGFR1 полученных мАТ и контрольного рекомбинантного антитела – икрукумаб проводили с помощью конкурентного ИФА.

Культуры клеток. В работе использовали панель культур клеток рака молочной железы (РМЖ) – MCF-7, MDA-MB-231 и кишечника (РК) – Hutu-80, SW-480, LoVo человека, а также линии клеток РМЖ – ЕМТ-6 и РК – СТ-26 мыши. Линии клеток культивировали в полной среде DMEM-F12 (Биолот, Россия), содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки (HiMedia, Индия) и 0.5% гентамицина при 37°С в атмосфере 5%-ного СО2.

Выделение тотальной РНК и ОТ-ПЦР в реальном времени. Монослой клеток заливали реагентом ЛИРА (LRU-100-50, Biolabmix, Россия), инкубировали 10 мин. Далее тотальную РНК выделяли согласно инструкции производителя. Концентрацию тотальной РНК в образцах изменяли с помощью спектрофотометра NanoDrop One (Thermo FS, США). Для деградации геномной ДНК тотальную РНК обрабатывали ДНКазой I (Thermo FS, США), 4 единицы на 40 мкл реакционной смеси при 37°C в течение 40 мин. Экспрессию генов VEGF-A и VEGFR-1 оценивали с помощью ОТ-ПЦР. Для реакции использовали набор Genta Single-tube RT-PCR-мастер-микс (RT-M-003 GenTerra, Россия). Реакционная смесь (25 мкл) содержала однократную мастер-микс, 375 нМ прямого, обратного праймера и зонда (табл. 1) и 0.5 мкг тотальной РНК. Реакцию проводили на амплификаторе CFX96 Touch™ (BioRad, США): 30 мин при 50°С (обратная транскрипция), 15 мин при 95°С (активация полимеразы) и 45 циклов: денатурация фрагмента ДНК (95°С, 15 с), отжиг праймеров и зонда (58°С, 30 с) элонгация (72°С, 60 с). Относительную экспрессию генов определяли по значениям пороговых циклов и нормировали на экспрессию гена Actin.

Таблица 1.

Последовательности праймеров и зондов

Мишень Праймеры и зонды, 5'–3'
VEGF-A (человек) GAGGCAGCTTGAGTTAAACG
TTCTGTCGATGGTGATGGTG
FAM-TGCAGATGTGACAAGCCGAGGC BHQ1
VEGFR-1 (человек) TCAGCACATTCCCTAGTGAG
CACAGGTGGTTTGCGTATGT
FAM-TACTGGCTCCTGGCAGCGGCT-BHQ1
VEGFR-1 (мышь) TAGGAAAGGGCTTCTAGCCA
GCTGGATATCTGGATGAGAAA
FAM-TCAGGTAGGGCTGGCCAAAGAC-BHQ1
Actin (человек) ATGCAGAAGGAGATCACTGC
ATACTCCTGCTTGCTGATCC
FAM-ATCATTGCTCCTCCTGAGCGCAA-BHQ1
Actin (мышь) ATGTACCCAGGCATTGCTGA
TCCTGCTTGCTGATCCACAT
FAM-GGCTCCTAGCACCATGAAGATCA-BHQ1

Проточная цитометрия. Клетки опухолевых линий человека MCF-7, MDA-MB-231, Hutu-80, SW-480, LoVo, а также клетки линий мыши ЕМТ-6 и СТ-26 фиксировали 4%-ным формальдегидом. Часть клеток дополнительно обрабатывали 0.5%-ным раствором тритона для пермеабилизации мембраны. Инкубировали с мАТ 4С1 или 3B12 (0.1 мкг/мл) 16 ч, 4°С. Окрашивали вторичными антителами anti-mouse-Alexa488 (17с01220, Hansa BioMedLife Science, Эстония, 1 нг/мл) 1 ч при 4°С и визуализировали на проточном цитометре CytoFlex (Beckman Coulter, США) при длине волны лазера 480 нм, накапливая 20 000 событий.

Анализ клеточной пролиферации в режиме реального времени. Все эксперименты проводили с использованием инструмента xCELLigence DP (ACEA Biosciences, США). Клетки (20 000 клеток/лунку) высевали в Е-планшеты 16 (ACEA Biosciences, США) и помещали в прибор xCELLigence DP (ACEA Biosciences, США) для непрерывной регистрации сопротивления на электродах. Через 24 ч среду заменяли на новую с антителами к рецептору VEGFR-1 (клоны 4С1, 3В12) или авастином в концентрациях 1 мг/мл или их комбинацией в концентрации по 0.5 мг/мл каждого. Электрическое сопротивление регистрировали каждые 15 мин в течение 10 дней.

Эксперименты in vivo. Для оценки роста опухолевого узла и выживаемости на фоне введения мАТ к рецептору VEGFR-1 (3В12) на животных моделях использовали мышей-самцов линии DBA/BALB. Исследование выполнено в соответствии с правилами проведения манипуляций с лабораторными животными и с соблюдением биоэтики. Соответствующие протоколы экспериментов одобрены комитетом по биоэтике Отделения молекулярной и радиационной биофизики НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ. Каждой мыши подкожно вводили 2 × 105 клеток CT-26. Через три дня после прививки опухоли проводили внутривенное введение: PBS (контроль), мАТ (180 мг/кг), мАТ (50 мг/кг), препарата Авастин (180 мг/кг), препарата Авастин (50 мг/кг). Введения проводили 5 раз каждые трое суток. Каждая группа состояла из пяти особей. Рост узла на фоне введения мАТ к рецептору VEGFR-1 (3В12) анализировали при помощи прямых замеров опухолевых образований. Кроме размеров узла во всех группах оценивали продолжительность жизни после прививки опухолевых клеток. Временные параметры выживания мышей из экспериментальных групп сравнили с соответствующими характеристиками контрольных животных, не получавших лечения.

Статистическая обработка результатов. Эксперименты по анализу экспрессии VEGFR-1, а также пролиферации клеток проводили минимум в трех повторах. Визуализацию и анализ данных осуществляли при помощи программного обеспечения GraphPad Prism. Обработку данных проточной цитометрии и их визуализацию осуществляли при помощи плагина со свободным доступом Floreada.io. Результаты на гистограммах представлены как среднее ± SD. Данные сравнивали при помощи однофакторного дисперсионного анализа ANOVA c использованием теста Тьюки для поправок на множественные сравнения. Различия считали статистически значимыми при р < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Специфичность и связывающая активность мАТ против VEGFR-1. Моноклональные антитела, связывающие VEGFR-1 человека, получали от мыши, иммунизированной рекомбинантным белком VEGFR-1 человека. Специфичность и эффективность связывания мАТ к VEGFR-1 человека проверяли с помощью ИФА, используя в качестве антигенов рекомбинантные белки VEGFR-1 человека и мыши. Анализ связывания показал, что оба отобранных мАТ (4С1 и 3В12) против VEGFR-1 человека обладают сильной связывающей активностью с VEGFR-1 человека (km = 0.05 и 0.4 мкМ соответственно), при этом мАТ 3В12 демонстрировало связывающую активность и с VEGFR-1 мыши (km = 2.0 мкМ) (рис. 1).

Рис. 1.

Иммуноферментный анализ моноклональных антител 3B12 и 4С1 к антигену-мишени VEGFR-1 человека (а) и мыши (б).

Экспрессия VEGF-A и VEGFR-1 в клеточных линиях карциномы молочной железы и рака кишечника. Экспрессию VEGF-A и VEGFR-1 анализировали с помощью ОТ-ПЦР в реальном времени на линиях клеток РМЖ – MCF-7, MDA-MB-231 и РК – Hutu-80, SW-480, LoVo человека, а также на линиях клеток РМЖ – ЕМТ-6 и РК – СТ-26 мыши. VEGF-A экспрессировался на уровне мРНК во всех протестированных клеточных линиях человека и не детектировался в линиях клеток мыши (рис. 2). Транскрипты VEGFR-1 были обнаружены во всех клеточных линиях, за исключением клеток линии LoVo (рис. 2), что, возможно, объясняется наличием мутации или делеции в этих клетках в выбранной системе праймеров для ОТ-ПЦР. В целом полученные результаты показывают, что VEGFR-1 и его лиганд VEGF-A широко ко-экспрессируются в клеточных линиях карциномы молочной железы и рака кишечника.

Рис. 2.

Относительный уровень мРНК VEGFR-1 (а) и VEGF-A (б) в культурах клеток рака молочной железы (РМЖ) и рака кишечника (РК) человека и мыши. Данные ОТ-ПЦР представлены как среднее значение соотношения мРНК целевого гена/мРНК Actin ± SD.

Все клеточные линии были положительными в отношении экспрессии на клеточной поверхности VEGFR-1, что было проверено с помощью проточной цитометрии (рис. 3). Экспрессия VEGFR-1 на поверхности клеток линии Hutu-80 показана на рис. 3в в качестве примера репрезентативного результата. Цитометрическую визуализацию рецептора осуществляли с помощью полученных мАТ к VEGFR-1 человека 4С1 и 3В12. Результаты демонстрируют более эффективное связывание мАТ клона 4С1 к эпитопу VEGFR-1 на поверхности клеток человека по сравнению с мАТ клона 3В12 (рис. 3). При этом эффективность связывания мАТ клона 3В12 к поверхностному эпитопу VEGFR-1 клеток мыши выше по сравнению с мАТ клона 4С1, что согласуется с данными ИФА, демонстрирующими перекрестную афинность мАТ 3В12 к рекомбинантному антигену VEGFR-1 мыши (рис. 1б).

Рис. 3.

Иммунофлюоресцентный анализ экспрессии поверхностного VEGFR-1 клеточными линиями Hutu-80, LoVo, SW480, MDA-MB-231, MCF-7, EMT6-HER2 и СТ-26. Данные проточной цитометрии при визуализации VEGFR-1 мАТ 4С1 (а) и 3B12 (б). Пример результатов проточной цитометрии для клеток линии Hutu-80 (в).

мАТ к VEGFR-1 человека ингибируют пролиферацию клеток рака молочной железы и кишечника in vitro. Чтобы оценить рост клеток РМЖ или РК при блокировании VEGFR-1 моноклональными антителами, пролиферация всех клеточных линий была проанализирована с использованием инструмента xCELLigence DP, позволяющего детектировать клеточный индекс в режиме реального времени. Использование антител 4С1 и 3В12 не значительно влияло на пролиферацию клеток линий MCF-7 и SW-480 и значительно подавляло рост клеток линий MDA-MB-231, ЕМТ-6, Hutu-80, LoVo и СТ-26 (рис. 4а), что, очевидно, связано со значительным наличием антигена VEGFR-1 на поверхности этих клеток (рис. 3а, 3б).

Рис. 4.

Анализ пролиферативной активности клеток линий РМЖ и РК при инкубации в присутствии мАТ к VEGFR-1 человека 4С1 и 3В12 (а), препарата Авастин, связывающего VЕGF-A, и их комбинации (б). Пример анализа пролиферации клеток линии Hutu-80 при соинкубации с: 1 – PBS (контроль), 2 – мАТ 3В12 (1 мг/мл), 3 – препаратом Авастин (1 мг/мл), 4 – комбинации Авастина (0.5 мг/мл) с мАТ 4С1 (0.5 мг/мл), 5 – мАТ 4С1 (1 мг/мл) (в).

На всех клеточных линиях была также протестирована иммунотерапевтическая схема лечения с использованием лекарственного препарата Авастин, представляющего собой гуманизированные антитела, связывающие VЕGF-A, и комбинации мАТ 4С1 к рецептору VEGFR-1 с препаратом Авастин. Авастин не влиял на рост клеток SW-480, в которых уровень экспрессии как VEGFR-1, так и VЕGF-A регистрировался как минимальный среди всех проанализированных линий; не значительно замедлял рост культуры MCF-7; значительно подавлял пролиферацию клеток линий Hutu-80, LoVo, MDA-MB-231 и СТ-26 (рис. 4б). При инкубировании клеток в присутствии комбинации половинной дозы как препарата Авастин, так и мАТ 4С1 наблюдали синергетический эффект по сравнению с применением Авастина в монорежиме для клеток линий Hutu-80, LoVo и СТ-26 (рис. 4б, 4в).

Ингибирование VEGFR-1 специфическим мАТ 3B12 подавляет in vivo рост карциномы кишечника мыши СТ-26. Чтобы оценить in vivo, предотвращает ли блокада VEGFR-1 рост опухолей кишечника, клетки линии СТ-26 трансплантировали мышам породы DBA/BALB и через три дня после прививки опухоли проводили внутривенное введение: PBS (контроль), мАТ 3B12 (1 мг/мышь), мАТ 3B12 (3.5 мг/мышь), препарата Авастин (1 мг/мышь), препарата Авастин (3.5 мг/мышь). Системное введение мАт 3B12 в дозе 1 мг/мышь и 3.5 мг/мышь каждые 3 дня приводило к статистически значимому (р < 0.05) подавлению роста опухолевых трансплантатов СТ-26 (рис. 5а).

Рис. 5.

Ингибирование VEGFR-1 моноклональными антителами замедляет рост опухолевого узла in vivo (а) и увеличивает продолжительность жизни животных с перевитыми опухолями СТ-26 (б).

Средняя продолжительность жизни после прививки опухолевых клеток составила: в группе контроля, не получавшей лечения, – 23 дня; в группах, получавших системное введение мАТ 3B12 в объеме 1 и 3.5 мг/мышь, – 37 и 32 дня соответственно, препарата Авастин в объеме 1 и 3.5 мг/мышь, – 28 и 39 дней соответственно (рис. 5б). При этом значимое (р < 0.5) увеличение продолжительности жизни животных по сравнению с контролем детектировали для групп, получавших введение мАТ 3B12 (1 мг/мышь) или препарата Авастин (3.5 мг/мышь) (рис. 5б). Таким образом, полученные в данном исследовании мАТ 3B12 к рецептору VEGFR-1, а также мАТ, входящие в состав препарата Авастин и связывающие VEGF-А, уменьшают темп роста опухолевого узла in vivo и продлевают выживаемость мышей с перевитыми клетками карциномы кишечника СТ-26.

Участие VEGFR-1 в индукции ангиогенного переключения при патологических состояниях, мобилизации стволовых клеток-предшественников из костного мозга, а также в росте и миграции опухолей подтверждает гипотезу о терапевтической эффективности воздействия на этот рецептор [4, 8, 16, 18, 29]. Помимо активации в различных опухолях VEGFR-1 экспрессируется в моноцитах/макрофагах и участвует в их рекрутировании в опухолевые участки, где они секретируют про-ангиогенные факторы, которые дополнительно стимулируют рост опухоли и способствуют устойчивости к анти-VEGF-А-терапии [30]. Селективное ингибирование VEGFR-1 мАТ может усиливать эффекты антиангиогенной терапии VEGF-A и противодействовать развитию резистентности к этому виду препаратов [29]. Механизмы устойчивости опухоли к бевацизумабу включают в себя повышенную экспрессию VEGFR-1 (в опухолевых, эндотелиальных клетках и моноцитах/макрофагах) и передачу сигнала и/или активацию специфического лиганда VEGFR-1 – PlGF [1, 6]. Таким образом, снижение модуляции пути PlGF/VEGFR-1 может задерживать или предотвращать резистентность к агентам против VEGF-A. Устойчивость к терапии анти-VEGF-A также может быть связана с образованием кровеносных сосудов с помощью механизмов, альтернативных ангиогенезу, например инвагинации, васкулогенной мимикрии [29].

В представленной работе описаны новые мАТ 4С1 и 3В12, распознающие VEGFR-1 и препятствующие его активации лигандами VEGF-A или PlGF. Полученные мАТ 4С1 и 3В12 направлены против пептида, аминокислотная последовательность которого включена во внеклеточный домен рецептора, что подтверждается данными проточной цитометрии, регистрирующей наличие нативного VEGFR-1 на поверхности ряда опухолевых линий. Полученные мАТ 4С1 и 3В12, вероятно, ингибируют клеточный ответ, который следует за связыванием лигандов VEGF-A и/или PlGF с рецептором, тем самым замедляя темп пролиферации ряда опухолевых клеток in vitro. Кроме того, мАТ 3В12 распознает VEGFR-1 как человека, так и мыши, что было показано с помощью ИФА. Таким образом, появилась возможность проанализировать влияние лечения мАТ 3В12 на опухолевый трансплантат. мАТ 3В12 оказывало противоопухолевую активность in vivo. Фактически эффективность пяти доз 3В12 по 180 мг/кг была сопоставима с эффективностью пяти доз бевацизумаба (препарат Авастин) в той же дозировке.

Несмотря на участие в опухолевом ангиогенезе, VEGFR-1 не играет значимой роли в физиологическом ангиогенезе у взрослых [16, 18]. Поэтому антиангиогенная терапия, избирательно воздействующая на этот рецептор, может демонстрировать более низкую системную токсичность по сравнению с терапией, нацеленной на VEGF-A и/или VEGFR-2 [18, 29]. Действительно, введение мАТ 3В12 в высокой концентрации 180 мг/кг на модели мыши переносилось очень хорошо. Кроме того, в in vitro-экспериментах комбинированное воздействие мАТ 4С1 к рецептору VEGFR-1 и препарата Авастин, представляющего собой гуманизированные антитела, связывающие VЕGF-A, демонстрировало синергетический эффект по сравнению с применением Авастина в монорежиме для клеток некоторых линий. На этом основании одновременное воздействие на VEGFR-1 с помощью мАТ и блокада VEGF-A, вероятно, приведут к повышению терапевтической эффективности, не вызывая аддитивной токсичности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в исследовании новые моноклональные антитела имеют сродство к рецептору VEGFR-1 и эффективно ингибируют рост опухолевых клеток рака молочной железы или кишечника in vitro и in vivo.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № 075-15-2021-1360) и в рамках государственного задания (регистрационный номер № 121060200125-2).

Список литературы

  1. Fischer C., Mazzone M., Jonckx B., Carmeliet P. // Nat. Rev. Cancer. 2008. V. 8. № 12. P. 942. https://doi.org/10.1038/nrc2524

  2. Roskoski R.Jr. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008. V. 75. № 3. P. 287. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2008.07.121

  3. Lohela M., Bry M., Tammela T., Alitalo K. // Cur. Opin. Cell. Biol. 2009. V. 21. № 2. P. 154 https://doi.org/10.1016/j.ceb.2008.12.012

  4. Al Kawas H., Saaid I., Jank P. et al. // Cell. Oncol (Dordr). 2022. V. 45. № 2. P. 227. https://doi.org/10.1007/s13402-022-00665-w

  5. Schwartz J.D., Rowinsky E.K., Youssoufian H. et al. // Cancer. 2010. V. 116. № 4 Suppl. P. 1027. https://doi.org/10.1002/cncr.24789

  6. Adini A., Kornaga T., Firoozbakht F., Benjamin L.E. // Cancer Res. 2002. V. 62. № 10. P. 2749.

  7. Zhou Y., Bellingard V., Feng K.T. et al. // Dev. Biol. 2003. V. 263. № 1. P. 114. https://doi.org/10.1016/s0012-1606(03)00449-4

  8. Ceci C., Atzori M.G., Lacal P.M., Graziani G. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 4. P. 1388. https://doi.org/10.3390/ijms21041388

  9. Wu Y., Hooper A.T., Zhong Z. et al. // Int. J. Cancer. 2006. V. 119. № 7. P. 1519. https://doi.org/10.1002/ijc.21865

  10. Wu Y., Zhong Z., Huber J. et al. // Clin. Cancer Res. 2006. V. 12. № 21. P. 6573. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-06-0831

  11. Levati L., Ruffini F., Muzi A. et al. // Int. J. Oncol. 2011. V. 38. № 1. P. 241.

  12. Marasco L.E., Kornblihtt A.R. // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2023. V. 24. № 4. P. 242. https://doi.org/10.1038/s41580-022-00545-z

  13. Kendall R.L., Thomas K.A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993. V. 90. № 22. P. 10705. https://doi.org/10.1073/pnas.90.22.10705

  14. Kendall R.L., Wang G., Thomas K.A. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996. V. 226. № 2. P. 324. https://doi.org/10.1006/bbrc.1996.1355

  15. Orecchia A., Lacal P.M., Schietroma C. et al. // J. Cell. Sci. 2003. V. 116. № 17. P. 3479. https://doi.org/10.1242/jcs.00673

  16. Melincovici C.S., Boşca A.B., Şuşman S. et al. // Rom. J. Morphol. Embryol. 2018. V. 59. № 2. P. 455.

  17. Shah A.A., Kamal M.A., Akhtar S. // Cur. Drug. Metab. 2021. V. 22. № 1. P. 50. https://doi.org/10.2174/1389200221666201019143252

  18. Mabeta P., Steenkamp V. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 24. P. 15585. https://doi.org/10.3390/ijms232415585

  19. Dakowicz D., Zajkowska M., Mroczko B. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 6. P. 3375. https://doi.org/10.3390/ijms23063375

  20. Bible K.C., Ryder M. // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2016. V. 13. № 7. P. 403. https://doi.org/10.1038/nrclinonc.2016.19

  21. Falcon B.L., Chintharlapalli S., Uhlik M.T., Pytowski B. // Pharmacol. Ther. 2016. V. 164. P. 204. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2016.06.001

  22. Crona D.J., Keisler M.D., Walko C.M. // Ann. Pharmacother. 2013. V. 47. № 12. P. 1685. https://doi.org/10.1177/1060028013509792

  23. Higa G.M., Abraham J. // Expert Rev. Anticancer Ther. 2009. V. 9. № 7. P. 999. https://doi.org/10.1586/era.09.68

  24. Chen H.X., Cleck J.N. // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2009. V. 6. № 8. P. 465. https://doi.org/10.1038/nrclinonc.2009.94

  25. Autiero M., Luttun A., Tjwa M., Carmeliet P. // J. Thromb. Haemost. 2003. V. 1. № 7. P. 1356. https://doi.org/10.1046/j.1538-7836.2003.00263.x

  26. Fragoso R., Pereira T., Wu Y. et al. // Blood. 2006. V. 107. № 8. P. 3057. https://doi.org/10.1182/blood-2005-06-2530

  27. Zhou Z., Zhao C., Wang L. et al. // Am. J. Cancer Res. 2015. V. 5. № 10. P. 3149.

  28. Sidman R.L., Li J., Lawrence M. et al. // Sci. Transl. Med. 2015. V. 7. № 309. P. 309ra165. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aac4882

  29. Saravanan S., Vimalraj S., Pavani K. et al. // Life Sci. 2020. V. 252. P. 117670. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.117670

  30. Kerber M., Reiss Y., Wickersheim A. et al. // Cancer Res. 2008. V. 68. № 18. P. 7342. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-07-6241

Дополнительные материалы отсутствуют.