Fotokjemisk internalisering av immuntoksiner rettet mot kreftstamcellemarkørene CD44 og CD90 i karsinomer og sarkomer

Abstract

Overflateproteinene CD44 og CD90 er identifisert som potensielle markører for kreftstamceller i flere typer kreft, og antas å være mulige terapeutiske mål for økt spesifikk behandling av kreftceller med stamcellelignende egenskaper. CD44 og CD90 ble i denne studien benyttet som målmarkører for spesifikk behandling med bruk av immuntoksiner (IT). Siden normale stamceller også uttrykker disse overflatemarkørene er det viktig at behandling med IT bare angriper populasjoner av kreftstamceller. Fotokjemisk internalisering (PCI) er en metode utviklet for frigjøring av makromolekyler til cytosol gjennom fotokjemisk ødeleggelse av endocytiske membraner, og ble benyttet i denne oppgaven for spesifikk levering av immuntoksinene IM7-SAP og OX7-SAP. Immuntoksinet IM7-SAP benyttet for CD44-targeting bestod av biotinylert CD44 mAb bundet til det ribosom-inaktiverende proteinet saporin. Immuntoksinet OX7-SAP ble benyttet for CD90-targeting og var et ferdig konjugat av CD90 mAb og saporin. Det ble benyttet fire karsinomcellelinjer og tre liposarkomcellelinjer for å studere effekten av PCI-behandling med IT rettet mot CD44 og CD90. Resultatene demonstrerer at PCI øker den cytotoksiske effekten til immuntoksinene IM7-SAP og OX7-SAP signifikant i henholdsvis CD44+ og CD90+ cellelinjer. To cellelinjer var negative for markørene og ble benyttet som kontrollcellelinjer. Disse cellelinjene viste ingen økt cytotoksisk effekt ved behandling med IT. I tillegg ble effekten av immuntoksinet OX7-SAP sterkt redusert ved å blokkere reseptoren med overskudd av antistoff, som indikerer en spesifikk behandlingseffekt. Denne studien er den første til å demonstrere PCI-basert targeting av CD90 ved bruk av immuntoksin, og danner et grunnlag for videre prekliniske studier av PCI-behandling.

The cell surface antigens CD44 and CD90 are identified as potential markers for cancer stem cells (CSC) in a number of different cancers, and assumed to be therapeutic targets for cancer cells with stem cell-like properties. CD44 and CD90 were in this thesis used as targets for a specific treatment with the use of immunotoxins (IT). Since also normal stem cells express these markers, it is of great importance that treatment with IT only attacks cell populations with CSC. Photochemical internalization (PCI) is a method developed for cytosolic release of macromolecules through photochemical disruption of endocytic membranes, and was applied in this thesis for specific delivery of the immunotoxins IM7-SAP and OX7-SAP. IM7-SAP used for CD44-targeting consisted of a biotinylated CD44 mAb bound to the ribosome-inactivating protein saporin. OX7-SAP used for CD90-targeting comprised of a chemical conjugate of CD90 mAb and saporin. Four carcinoma cell lines and three liposarcoma cell lines were used as models to study the effect of PCI treatment with IT targeting CD44 and CD90. The results demonstrates that PCI increases the cytotoxic effect of IM7-SAP and OX7-SAP significantly in CD44+ and CD90+ cell lines respectively. Two cell lines negative for the antigens were used as controls. These cell lines showed no increased cytotoxic response after PCI of IT compared to PCI of a non-targeting toxin control. In addition, the effect of OX7-SAP was strongly reduced after CD90 receptor blocking with an excess of the OX7 antibody, indicating specificity of the treatment. This study is the first of its kind to demonstrate PCI-based targeting of CD90 with the use of an IT, and provide a foundation for further pre-clinical studies of PCI-treatment.