Development of Novel Self-Immolative Linkers based on Fragmentation and Cyclisation Reactions for Targeted Therapeutic Applications
- Autores: Marina Salas Cubero
- Directores de la Tesis: Francisco Corzana López (dir. tes.), Ester Jiménez Moreno (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de La Rioja ( España ) en 2024
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 58
- Títulos paralelos:
- Desarrollo de Nuevos Conectores Auto-Inmoladores basados en Reacciones de Fragmentación y Ciclación para Aplicaciones de Terapia Dirigida
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio José Moreno Vargas (presid.), Gonzalo Jiménez Oses (secret.), Sara Sattin (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Dialnet
- Resumen
- español
La terapia dirigida se ha erigido a lo largo de los últimos años como una de las estrategias más prometedoras para el tratamiento del cáncer. Estos sistemas consisten en una molécula con una alta afinidad y selectividad hacia una diana presente en células cancerosas, conjugada a fármacos citotóxicos. En este sentido, los conjugados anticuerpo- fármaco han sido el modelo de referencia de la terapia dirigida y han sido ampliamente estudiados en los últimos años. De hecho, hasta la fecha existen 11 ADCs aprobados por la FDA estadounidense para su uso en pacientes con cáncer. Un ADC está formado por un anticuerpo monoclonal y un agente citotóxico unidos por un conector. Sin embargo, a pesar de la selectividad de los ADCs y el progreso hecho en su desarrollo en los últimos años, estos presentan aún numerosos inconvenientes. En este sentido, conjugados que presentan diferentes moléculas directoras como los conjugados péptido-fármaco (PDCs) pueden ser una alternativa viable al uso de ADCs, donde un péptido realiza la función de reconocimiento del sistema de terapia dirigida.
En los sistemas de terapia dirigida los conectores juegan un papel crucial, y su diseño y síntesis determinan en gran parte las propiedades y la eficacia del conjugado en el tratamiento del cáncer. A lo largo de esta tesis nos hemos centrado en el desarrollo de conectores auto-inmoladores, que son los responsables de la liberación de fármacos tras la acción de enzimas, tales como proteasas y glicosidasas, que están sobre expresadas en células tumorales, y su conexión a péptidos para el desarrollo de PDCs. Específicamente, en esta tesis nos hemos centrado en el desarrollo de dos conectores auto-inmoladores, basados bien en la reacción de fragmentación de Grob o en reacciones de ciclación intramoleculares, y hemos demostrado que ambas reacciones ocurren espontáneamente en condiciones fisiológicas.
En el Capítulo 4, hemos estudiado un conector auto-inmolador basado en la reacción de fragmentación de Grob y hemos demostrado que esta reacción ocurre en el interior de células vivas tanto en un conector con un fluoróforo como el grupo dansilo, como con un agente citotóxico como un derivado de Crizotinib.
Adicionalmente, en el Capítulo 5, hemos explorado el potencial de las reacciones de ciclación intramolecular para el desarrollo de nuevos conectores auto-inmoladores. En este sentido, hemos diseñado y estudiado una librería que nos ha permitido identificar candidatos donde la reacción de ciclación intramolecular ocurre espontáneamente en condiciones fisiológicas. Con el fin de controlar la liberación en células vivas, estos conectores se han empleado en el desarrollo de un PDC que incluía un dipéptido susceptible de ser hidrolizado por proteasas lisosomales y se ha estudiado in vitro en una línea celular HER2 positiva. Finalmente, hemos explorado la incorporación de grupos carbohidrato susceptibles de ser hidrolizados por glicosidasas lisosomales para la activación controlada de estos novedosos conectores auto-inmoladores.
- English
Targeted-drug delivery has emerged within the last years as one of the most promising approaches to treat cancer. These systems consist of a molecule, with a high affinity and selectivity for a target present in cancer cells, conjugated to cytotoxic payloads. In this sense, antibody-drug conjugates have been the gold standard of targeted therapy and have been widely studied in the past years. Indeed, to date there are 11 ADCs approved by the US FDA for their use in cancer patients. An ADC is formed by a monoclonal antibody and a payload joined by a linker. Nevertheless, despite the selectivity of ADCs and the progress made in their development in the last years, they present several drawbacks. To this end, conjugates featuring different targeting ligands such as peptide-drug conjugates (PDCs) have emerged as a viable alternative to the use of ADCs, where a peptide plays the recognition function of the targeted drug delivery system.
Linkers play a crucial role in targeted drug delivery systems and their design and properties largely determine their stability and efficiency for their use in cancer treatment. Therefore, within this thesis we have focused on the development of novel self-immolative spacers, which trigger the release of drugs upon the action of enzymes such as proteases and glycosidases, overexpressed in tumour cells and their connection to peptides to develop PDCs.
Specifically, within the scope of this thesis we have focused on the development of two self-immolative linkers, based either on the Grob fragmentation or on intramolecular cyclisation reactions and we have proved that both reactions occur spontaneously at physiological conditions.
First, in Chapter 4, we have studied a self-immolative linker based on the Grob fragmentation and we have proved that this reaction takes place inside living cells both with a linker carrying a fluorophore as the dansyl group and with one with a cytotoxic payload such as a Crizotinib derivative.
Additionally, in Chapter 5, we have explored the potential of intramolecular cyclisation reactions for the development of self-immolative linkers. Thus, we have rationally designed and screened a library that allowed us to identify suitable candidates in which the intramolecular cyclisation reaction occurred spontaneously under physiological conditions. In order to control the release in living cells, these linkers have been applied to the development of a PDC that included a dipeptide moiety targeted by lysosomal proteases, and it has been studied in vitro in a HER2 positive cell line. Finally, we have explored the introduction of carbohydrate moieties susceptible to be cleaved by lysosomal glycosidases for the controlled activation of these novel self-immolative linkers.
- español
