Laboratorij za vede o okolju in življenju

Razvoj reagentov za diagnostično določanje na osnovi tekočinske biopsije in ciljno zdravljenje tumorjev dojke

Povzetek

Zmožnost identifikacije biološko različnih tumorskih podtipov glede na izražanje specifičnih biomarkerjev je bistveno izboljšala učinkovitost terapije in prispevala k zmanjšanju toksičnosti zdravljenja zaradi neučinkovitih terapij. Pričakuje se, da bo postopno vključevanje znanja o novih biomarkerjih povečalo možnost oblikovanja optimalnih usmerjenih terapevtskih strategij za vsak biološki profil. Še posebej je pomembno izvajanje sistematičnih diagnostičnih pregledov za prepoznavanje zgodnjih sprememb in preprečevanje razvoja bolezni v napredne primarne in metastatske oblike rakavih obolenj, za katere so sedanje terapije še vedno zelo neučinkovite. Ta pristop bi zagotovil potrebne informacije za optimizirane terapije in zato znatno zmanjšal socialno in ekonomsko breme, ki ga povzročajo rakave bolezni. Hitrost uporabe novega pristopa bo odvisna od uspeha pri iskanju novih biomarkerjev, primernih za natančno stratifikacijo tumorja ter od razvoja zanesljivih vezavnih molekul za selektivno prepoznavanje tumorskih biomarkerjev na celicah in v telesnih tekočinah. Dostopni diagnostični testi za odkrivanje tumorjev v zgodnjih fazah pri (tveganih) populacijah bodo izvedljivi le, če bo diagnostična metodologija zanesljiva in občutljiva, ter hkrati hitra, neinvazivna in poceni. S pregledi telesnih tekočin, ki temeljijo na analizi eksosomskih biomarkerjev, imamo možnost povzeti diagnostični status pacientov, ker se je pokazalo, da je ta skupina zunajceličnih veziklov (ZV) ključna za metastaziranje raka, hkrati pa zlahka dostopna v vsaki telesni tekočini. Trenutno razvoj teh aplikacij omejuje nizdelan protokol čiščenja eksosomov in naš predlog je namenjen reševanju tega problema. K razvoju protokola za čiščenje eksosomov bomo prispevali z razvojem protiteles za eksosome in omogočili razvoj metode z imuno-čiščenjem. Imuno-čiščenje je metoda, ki zagotavlja najbolj čiste frakcije eksosomov in edina, ki je na voljo za ločevanje specifičnih populacij zunajceličnih veziklov, naprimer tumorsko specifičnih eksosomov iz bioloških tekočin. Protitelesa, ki so selektivna za podskupine eksosomov, bodo omogočila njihovo ločevanje in posledično analizo molekularne vsebine posamezne podskupine eksosomov. To bo omogočilo identifikacijo diagnostično pomembnih biomarkerjev. Odkrivanje makromolekul, ki so povezane s tumorji, bo tudi prispevalo k razumevanju bioloških mehanizmov, preko katerih eksosomi omogočajo napredovanje tumorjev, medcelično regulacijo na dolge razdalje in spremembe v mikrookolju tumorjev. Dokazali smo že, da je tehnologija z rekombinantnimi protitelesi primerna za hitro iskanje anti-eksosomskih vezavnih molekul in zdaj predlagamo uvedbo platforme za izdelavo protiteles z eno domeno (nanodelci ali VHHs), namenjenih za tumorske diagnostične aplikacije.

Reference:

  • Oloketuyi S, Dilkaute C, Mazzega E, Jose J, de Marco A (2019) Purification-independent immunoreagents obtained by displaying nanobodies on bacteria surface. Appl Microbiol Biotechnol, 103:4443-4453
  • Soler M, Medagli B, Semrau M, Storici P, Bajc G, de Marco A, Laio A, Fortuna S (2019) A consensus protocol for the in silico optimisation of antibody fragments. Chem Comm, 55: 14043-14046
  • Veggiani G, Giabbai B, Semrau MS, Medagli B, Riccio V, Bajc G, Storici P, de Marco A (2020) Comparative analysis of fusion tags used to functionalize recombinant antibodies. Prot Expr Purif, 166:105505
  • Bernardinelli G, Oloketuyi S, Werner SF, Mazzega E, Högberg B, de Marco A (2020) A compact nanobody-DNAzyme conjugate enables antigen detection and signal amplification. N Biotechnol, 56:1-8
  • Oloketuyi S, Mazzega E, Zavašnik J, Pungjunum K, Kalcher K, de Marco A, Mehmeti E (2020) Electrochemical immunosensor functionalized with nanobodies for the detection of the toxic microalgae Alexandrium minutum using glassy carbon electrode modified with gold nanoparticles. Biosensors Bioelectronics, 54:112052
  • de Marco A (2020) Recombinant expression of nanobodies and nanobody-derived immunoreagents. Prot Expr Purif 172:105645 
  • Ubbiali D, Orlando M, Kovačič M, Iacobucci C, Semrau MS, Bajc G, Fortuna S, Ilc G, Medagli B, Oloketuyi S, Storici P, Sinz A, Grandori R, de Marco A (2021) An anti-HER2 nanobody binds to its antigen HER2 via two independent paratopes. Int J Biol Macromol,182:502-511
  • Soler MA, Medagli B, Wang J, Oloketuyi S, Bajc G, Huang H, Fortuna S, de Marco A (2021) Effect of humanizing mutations on the stability of the llama single-domain variable region. Biomolecules 11:163

Trajanje projekta: Julij 2018 do Junij 2021