Kontrollierte Wirksamkeitssteigerung von tumorspezifischen Toxinen durch pH-abhängige Freisetzung von Saponinen aus zielzellgerichteten Nanopartikeln

• Antragsteller: Mayank Thakur, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 228859562

Saporin (Sap-3) basierte zielgerichtete Toxine weisen zusammen mit bestimmten Saponinen (Spn) einen immensen Verstärkungseffekt in der Tumorzelltoxizität auf. Diese synergistische Wirkung kann in vitro mehr als millionenfach sein. Allerdings wird die Beibehaltung der Tumorspezifität nur durch das zielgerichtete Toxin vermittelt, während die Saponine im ganzen Organismus verteilt sind. Die Dosisfindung und die Applikation an zwei verschiedenen Orten zu zwei verschiedenen Zeiten sind daher in vivo ein erhebliches Problem. Die Entwicklung Saponin basierter Nanopartikel könnte eine dahingehende Lösung darstellen. Es ist geplant, natürlich abbaubare Saponin-Nanopartikel zu generieren, die die Saponine zusammen oder getrennt vom Toxin tumorzellspezifisch freisetzen. Die Freisetzung soll durch die pH-Änderung in den Endo/Lysosomen ausgelöst werden und damit an dem Ort, an dem der synergistische Effekt auftritt.In dem Projekt sollen insbesondere folgende Strategien angegangen werden:a. Es sollen neuartige aus Saponin selbst bestehende Nanopartikel präpariert werden, die das Toxin in der Matrix enthalten. Diese natürlich abbaubaren Partikel sollen über tumorzellspezifische Liganden zum Tumor dirigiert werden und so beide Komponenten für den synergistischen Effekt zeitgleich zur Verfügung stellen.b. Die zweite Strategie beruht auf der Entwicklung eines pH-sensitiven Kerns, der bei endo/lysosomalem pH anschwillt und bei cytosolischem pH schrumpft. Die Freisetzung der im Kern enthaltenen Saponine erfolgt durch das Anschwellen des Kerns. Durch chemische Modifikationen wird das Anschwellverhalten des Kerns so verändert, dass die Freisetzung optimal auf die physikochemischen Umgebungsparameter des Tumors abgestimmt sind, um so einen nachhaltigen Effekt zu erzielen.c. Eine weitere Strategie beruht auf der Präparation von EGFR-gerichteten Nanopartikeln oder Vesikeln, bei denen ein biokompatibles Polymer, vorzugsweise doppelt verknüpftes, pH-sensitives Chitosan, verwendet wird, in das die Saponine eingebettet sind. Diese Technik bietet die Flexibilität, verschiedene natürliche Polymere zu testen, um hämolytische oder entzündungsfördernde Effekte der Saponine zu reduzieren.Alle Systeme werden hinsichtlich Selektivität und Spezifität im Zellkulturmodell getestet und die viel versprechendsten und stabilsten Ansätze anschließend auf ein Tumormodell an Nacktmäusen übertragen. Besonders betont werden soll hier noch, dass es sich bei allen Systemen um flexible Einheiten handelt, bei denen die zielgerichtete Komponente (hier EGF) durch andere Liganden, z. B. monoklonale Antikörper, ausgetauscht werden kann. Analoges gilt für das Toxin, das durch andere Toxine oder Wirkstoffe ersetzt werden kann. Wir erwarten, dass die pH-abhängige Freisetzung von Saponinen einen bahnbrechenden Schritt darstellt, das grundsätzliche Hindernis des Endosomal Escape von therapeutischen Substanzen zu überwinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen