velikost textu

"Features of the tumor microenvironment and their utilisation for drug delivery"

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
"Features of the tumor microenvironment and their utilisation for drug delivery"
Název v češtině:
"Vlastnosti nádorového mikroprostředí a jejich využití pro drug delivery"
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. David Větvička, Ph.D.
Školitel:
Mgr. Ondřej Hovorka, PhD.
Oponenti:
RNDr. Milan Reiniš, CSc.
RNDr. Karel Drbal, Ph.D.
Id práce:
85308
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra buněčné biologie (31-151)
Program studia:
Imunologie (P1517)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
19. 6. 2012
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
nádorové mikroprostředí, polymerní léčiva
Klíčová slova v angličtině:
tumor microenvironment, polymeric drugs
Abstrakt:
Abstrakt – Mgr. David Větvička Složení mikroprostředí různých nádorů je velmi variabilní, s rozdíly mezi různými typy nádorů, ale dokonce i mezi pacienty se stejnou diagnózou, nebo i v oddělených částech téhož nádoru. Navíc, další změny v nádorových mikroprostředích nastávají v průběhu progrese onemocnění. Studie nádorového mikroprostředí ukázaly nové cíle pro terapii a nové prognostické ukazatele. Nově vyvíjené způsoby terapie jsou často zaměřeny na tyto objevené vlastnosti nádorového mikroprostředí, včetně látek podporujících protinádorovou imunitu, zablokujících pro-metastatický potenciál, nebo využívají některé jedinečné vlastnosti tohoto patologického nádorového prostředí. Tento přístup přináší vysoký potenciál pro lepší zvládání nádorových onemocnění. Tato disertační práce je zaměřena na studium interakcí polymerních prodrug systémů s nádorovým mikroprostředím a využití různých vlastností tohoto mikrprostředí pro vývoj nových drug delivery systémů. Zaměřili jsme se na tři oblasti výzkumu polymerních nosičů: A) lineární HPMA kopolymery, jejich vliv na nádorové mikroprostředí a cílení na specifické rysy nádorového mikroprostředí, B) degradovatelné micelární polymerní nosiče pro léčbu a diagnostiku nádorových onemocnění - využití EPR efektu (Enhanced Permeation and Retention Effect) a C) vytvoření stabilně GFP exprimující T-lymfomové buněčné linie, jako nástroj pro lepší vhled do vývoje drug delivery systémů. Studovali jsme změny v glykosylaci nádorových buněk v závislosti na léčbě volným doxorubicinem a dvěma polymerními konjugáty. Polymerní konjugáty se lišily ve způsobu konjugace doxorubicinu, v jednom je vázán přes amidovou vazbu (Dox-HPMAAM), v druhém pak pomocí pH sensitivní vazby (Dox-HPMAHYD). Ani volný doxorubicin, ani Dox- HPMAHYD nemají vliv na povrchovou glykosylaci nádorových buněk. Dox-HPMAAM konjugát však zvyšuje expresi molekul CD43 a také mění celkový glykosylační profil EL-4 buněk. HPMA konjugát směrovaný pomocí cyklo(RGDfK) peptidu, vykazoval vynikající schopnost se vázat na buňky exprimující α3βV integrin. Také jsme ukázali významnou in vivo akumulaci na periferii nádoru (EL4, neexprimující αVβ3 integrin) v oblasti intenzivní neoangiogenese. Takový konjugát může narušit neoangiogenesi blokováním integrinu navázáním směrujícího peptidu a současně může uvolnit cytostatický náklad z polymerního nosiče a přímo tak zabíjet nádorové buňky. Testovaný micelární systém pro doxorubicin, která je navázán do jádra micel přes hydrolyticky štěpitelnou vazbu. Tento systém zůstává v oběhu dlouhou dobu a současně vykazuje nízkou systémovou toxicitu. Zaznamenali jsme slibné terapeutické účinky proti experimentálnímu myšímu nádoru. Také jsme zdokumentovali aktivaci imunitního systému během léčby, a můžeme konstatovat, že účinkem tohoto micelárního systému dochází k ustanovení tumor-specifické imunologické paměti. Dále jsme připravili dvě termoresponsivní, hydrolyticky odbouratelný micelární drug delivery systémy pro využití v radiodiagnostice a radioterapii. Studované polymerů tvoří micely rychle po zahřátí na 37 ° C. Použití hydrolyticky štěpitelné N-glycosylaminové vazby umožnilo pomalou degradaci, vedoucí k tvorbě polymerních bloků o velikosti pod renálním prahem. Současně polymery nevykazovaly přímou cytotoxicitu proti testovaným myším a lidským buněčným liniím. Připravili a charakterizovali jsme dva stabilní EGFP transfektanty (klony 3 a 12) myšího T-buněčného lymfomu (EL-4). Klon 3 vykazuje podobné tempo růstu nádorů u imunokompetentních myší jako mateřská linie, to z něj dělá užitečný nástroj pro studium statut imunitního systému v reakci na léčbu. Klon 12 má velmi jasný signál, který umožňuje sledování metastatického šíření u imunodeficitních myších modelů.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT – David Větvička, M.Sc . Many researchers have, in the past, focused on pathophysiological features of tumor tissue, various tumor-nonmalignant cell interactions, and secretion of active molecules within the tumor mass. All these aspects of tumor structure are known as tumor microenvironment. The composition of particular tumor ecosystem is highly variable, with differences between various tumor types, even between patients with the same diagnosis, and in separate areas of the same tumor. Moreover, further changes in tumor microenvironment often occur during the progression of the disease. Studies of tumor microenvironment have revealed both novel targets for therapy and new prognostic markers. New therapy modalities are being developed to target these discovered features, including drugs functioning to boost anti-malignancy immunity, to block pro-metastatic potential, or to utilize the unique features of this pathological environment established by the tumor. These are obviously of great interest and harbor high potential for better management of malignant diseases. The focus of this thesis is to study the interactions of polymeric drug delivery systems within the tumor microenvironment and to utilize various features of this specific niche for drug delivery research. We have followed three direction related by polymeric drug delivery systems: A) the linear HPMA copolymeric carriers, their impact on the tumor microenvironment and targeting to specific features of the tumor microenvironment, B) degradable polymeric micellar carriers for treatment and diagnosis of cancer – utilization of the EPR Effect and C) establishment of an imageable T-lymphoma cell line, as a tool for better insight into drug delivery research. We studied the changes in glycosylation paterns of cancer cells after treatment with free doxorubicin and two polymeric conjugates. Polymeric conjugates differed in the way of conjugation of doxorubicin, as it is bound via an amide bond (Dox-HPMAAM), or via hydrazone pH sensitive bond (Dox-HPMAHYD). Neither the free drug nor Dox-HPMAHYD have any influence on cellular surface glycosylation. But the Dox- HPMAAM conjugate enhanced expression of CD43 molecule and also altered the whole glycosylation pattern of EL-4 cells. The HPMA conjugate targeted by cyclo(RGDfK) peptide, has shown excellent binding capacity to the cells expressing αVβ3 integrin. We have also proved significant in vivo accumulation of by cyclo(RGDfK) targeted conjugate (contrary to conjugate with scrambled oligopeptide) at the tumor periphery (EL4; nonexpressing αVβ3 integrin) in the area of intensive neoangiogenesis. Such conjugate can abolish neoangiogenesis by the blocking of integrin binding with targeting peptide and simultaneously release the cytostatic drug payload from its polymeric backbone and kill tumor cells directly. Tested micellar delivery system for doxorubicin, which is bound into the micellar core through a hydrolytically cleavable hydrazone bond. System performed a long circulation time and has a very low systemic toxicity. We have recorded promising therapeutical efficiency against experimental murine cancer. We also documented activation of the immune system during the treatment, and we can state that usage of micelles triggers the establishment of an effective tumor-specific immunological memory. Moreover, we prepared a two thermoresponsive, hydrolytically degradable, micellar delivery systems for possible use in radiodiagnostics and radiotherapy. Studied polymers form micelles after rapid heating to 37ºC. The usage of a hydrolytically degradable N-glycosylamine bond allowed slow degradation, which leads to the production of polymeric blocks sized under the renal threshold. The polymers showed no direct cytotoxicity against tested murine and human cell lines, so it could be considered as a promising delivery system. Two different stable EGFP transfectants (clones 3 and 12) of murine T-cell lymphoma (EL-4) were established and characterized. Clone 3 exhibits similar tumor growth rate in immunocompetent mice as parental cell line, this makes it a usefull tool for evaluating the interaction of the immune system in response to the treatment. Clone 12 possesses a very bright signal, which enables the tracking of metastatic spreading in immunodeficient murine models.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. David Větvička, Ph.D. 1.02 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. David Větvička, Ph.D. 4.64 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. David Větvička, Ph.D. 30 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. David Větvička, Ph.D. 27 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Milan Reiniš, CSc. 281 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Karel Drbal, Ph.D. 338 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 182 kB