Depletion of Treg cells for potentiation of cancer treatment with HPMA copolymer-bound cytostatic drug conjugates"

• Thesis title in Czech: Deplece Treg buněk pro potenciaci nádorové léčby konjugáty léčiv vázaných na HPMA kopolymer"
• Thesis title in English: Depletion of Treg cells for potentiation of cancer treatment with HPMA copolymer-bound cytostatic drug conjugates"
• Key words: nádor, regulační T buňky, IL-2, imunokomplexy, cytostatika, avidin, biotin, anti-CD25 mAb, léčiva vázaná na HPMA kopolymer, doxorubicin
• English key words: cancer, regulatory T cells, IL-2, immunocomplexes, cytostatic drugs, avidin, biotin, anti-CD25 mAb, HPMA copolymer-bound drugs, doxorubicin
• Academic year of topic announcement: 2010/2011
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Cell Biology (31-151)
• Supervisor: RNDr. Marek Kovář, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor, waiting for guarantor's approval
• Date of registration: 03.11.2010
• Date of assignment: 31.01.2011
• Date of electronic submission: 05.05.2013
• Date of proceeded defence: 06.06.2013
• Opponents: RNDr. Milan Reiniš, CSc.

Preliminary scope of work

Nádorová onemocnění představují závažný celosvětový problém, přičemž incidence jejich výskytu stále narůstá. Jelikož podávání řady běžně užívaných protinádorových terapeutik způsobuje vážné vedlejší účinky, je věnována velká pozornost tvorbě nových šetrnějších léčebných postupů.
Cílem této práce bylo odstranění regulačních T (T_reg) buněk z organismu aniž by došlo k ovlivnění dalších imunokompetentních buněk, které hrají významnou roli v eradikaci nádoru. Je známo, že T_reg buňky tlumí protinádorové imunitní reakce a podporují růst nádoru. Jejich eliminace by tudíž v kombinaci s chemoterapií vybranými konjugáty léčiv založených na N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidu (HPMA) mohla vést k indukci protinádorové imunitní odpovědi a rejekci nádoru.
Původní snaha spočívala v odstranění T_reg buněk z organismu bez použití běžně užívané depleční anti-CD25 mAb. Daná protilátka je totiž charakteristická svým dlouhým setrváváním v oběhu a schopností inhibovat aktivované efektorové buňky (CD25⁺). Pomocí IL-2/anti-IL-2 JES6.1 mAb imunokomplexů, které selektivně indukují robustní proliferaci T_reg buněk, byly tyto buňky senzitizovány k fázově specifickým cytostatikům. Aplikace vybraných cytostatik dokázala snížit množství proliferujících T_reg buněk pouze na hladinu srovnatelnou s bazální hladinou pozorovanou u naivních myší. Jako alternativní cesta byla proto zvolena aplikace biotinylované anti-CD25 mAb a její následné odstranění z oběhu pomocí avidinu vázaného na HPMA kopolymer.
Dále byla určena maximální tolerovaná dávka vybraných konjugátů léčiv vázaných na HPMA kopolymer. Testovaná léčiva vykazovala mimo jiné i silnou protinádorovou aktivitu, díky čemuž mohou být následně využita pro experimenty kombinující depleci T_reg buněk s chemoterapií.

Preliminary scope of work in English

Tumor diseases are severe problem worldwide with increasing number of patients suffering from various types of malignancies. Many of approved therapeutics cause serious side toxicities. Therefore, there are intensive efforts to improve cancer treatment protocols.
The aim of this study was to deplete regulatory T (T_reg) cells without affecting other immunocompetent cells playing a positive role in tumor eradication. T_reg cells were reported to hamper anti-tumor immunity and promote tumor growth and survival. Thus, their selective elimination could lead to induction of anti-tumor responses and tumor rejection if combined with chemotherapy with selected N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide (HPMA) copolymer-bound drug conjugates.
Original approach was to deplete of T_reg cells without the use of anti-CD25 mAb that has been widely exploited for T_reg cell elimination; however, its long-term persistence in circulation together with inhibitory effect on activated effector cells (CD25⁺) are its main disadvantages. Thus, T_reg cells were sensitized to cell cycle-specific cytostatic drugs via application of IL-2/anti-IL-2 JES6.1 mAb immunocomplexes that induce vigorous selective proliferation of this cell population. Subsequent application of cell cycle-specific cytostatics showed steep decrease of T_reg cell counts but the resulting level of T_reg cell numbers was similar to the steady-state level in naïve mice. Therefore, alternative protocol for T_reg cell elimination was employed. The approach is based on application of biotinylated anti-CD25 mAb for T_reg cell depletion and its subsequent elimination from circulation by HPMA copolymer-bound avidin. It appears to be promising, as it negates disadvantages of anti-CD25 mAb treatment.
Next, maximal tolerated dose of selected HPMA copolymer-bound drug conjugates was determined. These conjugates showed also potent anti-tumor activity indicating they could be used in further experiments combining T_reg cell depletion with chemotherapy.