OBTAINING A MULTI-TARGET FUSION PROTEIN BASED ON THE ANTITUMOR CYTOKINE TRAIL-DRS-B

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The cytokine TRAIL is distinguished by its remarkable ability to preferentially induce apoptosis in transformed but not normal cells. Clinical trials of the recombinant extracellular domain of TRAIL and other first-generation DR4 and DRS death receptor agonists have shown very limited antitumor activity in patients. To enhance the antitumor effect, in this work we developed a multitarget recombinant fusion protein SRH-DRS-B-p48 based on the DRS-selective variant of the cytokine TRAIL-DRS-B for simultaneously effect on tumor cells (DR5-B-mediated apoptosis) and the tumor microenvironment, in particular, to suppress angiogenesis. For this purpose, a recombinant SRH-DRS-B-p48 fusion protein with antagonistic synthetic peptides (SRH and p48) to the VEGFR2 and FGFR1 receptors was modeled and produced. Interaction analysis of molecular trajectories in molecular dynamics showed that the SRH and p48 peptides form non-specific temporary contacts with the DRS-B domain. Using enzyme-linked immunosorbent assay, we showed that SRH-DRS-B-p48 was similar to DRS-B in its affinity for the death receptor DRS, and showed high affinity for VEGFR2 and FGFR1 with a dissociation constant in the nanomolar range. SRH-DRS-B-p48 killed tumor cells of various origin more effectively than DRS-B, and effectively destroyed tumor-like structures in 3D cell models. In addition, the fusion protein inhibited FGF2-mediated stimulation of fibroblast proliferation. Thus, the SRH-DRS-B-p48 fusion can be considered as a promising agent for the therapy of solid tumors of various origin.

Негізгі сөздер

Авторлар туралы

A. Yagolovich

Lomonosov Moscow State University

Faculty of Biology Moscow, Russia

A. Isakova

Lomonosov Moscow State University; Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Faculty of Biology Moscow, Russia; Moscow, Russia

E. Kukovyakina

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

Z. Yuan

Lomonosov Moscow State University

Faculty of Biology Moscow, Russia

A. Fedulova

Lomonosov Moscow State University

Faculty of Biology Moscow, Russia

A. Avakiants

Lomonosov Moscow State University; Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Faculty of Biology Moscow, Russia; Moscow, Russia

A. Shaytan

Lomonosov Moscow State University

Faculty of Biology Moscow, Russia

D. Dolgikh

Lomonosov Moscow State University; Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Faculty of Biology Moscow, Russia; Moscow, Russia

M. Kirpichnikov

Lomonosov Moscow State University; Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Faculty of Biology Moscow, Russia; Moscow, Russia

M. Gasparian

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: marine_gaspartan@yahoo.com
Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Ashkenazi, A., Pai, R. C., Fong, S., Leung, S., Lawrence, D. A., et al. (1999) Safety and antitumor activity of recombinant soluble Apo2 ligand, J. Clin. Invest., 104, 155-162, https://doi.org/10.1172/JCI6926.
  2. Twomey, J. D., Kim, S.-R., Zhao, L., Bozza, W. P., and Zhang, B. (2015) Spatial dynamics of TRAIL death receptors in cancer cells, Drug Resist. Updates, 19, 13-21, https://doi.org/10.1016/j.drup.2015.02.001.
  3. Di Cristofano, F., George, A., Tajiknia, V., Chandali, M., Wu, L., et al. (2023) Therapeutic targeting of TRAIL death receptors, Biochem. Soc. Trans., 51, 57-70, https://doi.org/10.1042/BST20220098.
  4. Yagolovich, A. V., Gasparian, M. E., Isakova, A. A., Artykov, A. A., Dolgikh, D. A., et al. (2025) Cytokine TRAIL death receptor agonists: design strategies and clinical prospects, Russ. Chem. Rev., 94, RCR5154, https://doi.org/10.59761/RCR5154.
  5. Dubuisson, A., and Micheau, O. (2017) Antibodies and derivatives targeting DR4 and DR5 for cancer therapy, Antibodies, 6, 16, https://doi.org/10.3390/antib6040016.
  6. Gieffers, C., Kluge, M., Merz, C., Sykora, J., Thiemann, M., et al. (2013) APG350 induces superior clustering of TRAIL receptors and shows therapeutic antitumor efficacy independent of cross-linking via Fcγ receptors, Mol. Cancer Ther., 12, 2735-2747, https://doi.org/10.1158/1535-7163.MCT-13-0323.
  7. Kretz, A.-L., Trauzold, A., Hillenbrand, A., Knippschild, U., Henne-Bruns, D., et al. (2019) TRAILblazing strategies for cancer treatment, Cancers, 11, 456, https://doi.org/10.3390/cancers11040456.
  8. De Miguel, D., Lemke, J., Anel, A., Walczak, H., and Martinez-Lostao, L. (2016) Onto better TRAILs for cancer treatment, Cell Death Differ., 23, 733-747, https://doi.org/10.1038/cdd.2015.174.
  9. De Visser, K. E., and Joyce, J. A. (2023) The evolving tumor microenvironment: From cancer initiation to metastatic outgrowth, Cancer Cell, 41, 374-403, https://doi.org/10.1016/j.ccell.2023.02.016.
  10. Baghban, R., Roshangar, L., Jahanban-Esfahlan, R., Seidi, K., Ebrahimi-Kalan, A., et al. (2020) Tumor microenvironment complexity and therapeutic implications at a glance, Cell Commun. Signal., 18, 59, https://doi.org/10.1186/s12964-020-0530-4.
  11. De Looff, M., De Jong, S., and Kruyt, F. A. E. (2019) Multiple interactions between cancer cells and the tumor microenvironment modulate TRAIL signaling: implications for TRAIL receptor targeted therapy, Front. Immunol., 10, 1530, https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01530.
  12. Jiang, X., Wang, J., Deng, X., Xiong, F., Zhang, S., et al. (2020) The role of microenvironment in tumor angiogenesis, J. Exp. Clin. Cancer Res., 39, 204, https://doi.org/10.1186/s13046-020-01709-5.
  13. Liu, Z.-L., Chen, H.-H., Zheng, L.-L., Sun, L.-P., and Shi, L. (2023) Angiogenic signaling pathways and anti-angiogenic therapy for cancer, Signal Transduct. Target. Ther., 8, 198, https://doi.org/10.1038/s41392-023-01460-1.
  14. Liu, G., Chen, T., Ding, Z., Wang, Y., Wei, Y., et al. (2021) Inhibition of FGF-FGFR and VEGF-VEGFR signalling in cancer treatment, Cell Prolif., 54, e13009, https://doi.org/10.1111/cpr.13009.
  15. Mahaki, H., Nobari, S., Tanzadehpanah, H., Babaeizad, A., Kazemzadeh, G., et al. (2025) Targeting VEGF signaling for tumor microenvironment remodeling and metastasis inhibition: therapeutic strategies and insights, Biomed. Pharmacother., 186, 118023, https://doi.org/10.1016/j.biopha.2025.118023.
  16. Zhang, P., Yue, L., Leng, Q., Chang, C., Gan, C., et al. (2024) Targeting FGFR for cancer therapy, J. Hematol. Oncol., 17, 39, https://doi.org/10.1186/s13045-024-01558-1.
  17. Hu, Y., Ai, L.-S., and Zhou, L.-Q. (2021) Prognostic value of FGFR1 expression and amplification in patients with HNSCC: a systematic review and meta-analysis, PLoS One, 16, e0251202, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0251202.
  18. Lian, L., Li, X.-L., Xu, M.-D., Li, X.-M., Wu, M.-Y., et al. (2019) VEGFR2 promotes tumorigenesis and metastasis in a pro-angiogenic-independent way in gastric cancer, BMC Cancer, 19, 183, https://doi.org/10.1186/s12885-019-5322-0.
  19. Fan, J., Huang, L., Sun, J., Qiu, Y., Zhou, J., et al. (2015) Strategy for linker selection to enhance refolding and bioactivity of VAS-TRAIL fusion protein based on inclusion body conformation and activity, J. Biotechnol., 209, 16-22, https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2015.06.383.
  20. Rozga, P., Kloska, D., Pawlak, S., Teska-Kaminska, M., Galazka, M., et al. (2020) Novel engineered TRAIL-based chimeric protein strongly inhibits tumor growth and bypasses TRAIL resistance, Int. J. Cancer, 147, 1117-1130, https://doi.org/10.1002/ijc.32845.
  21. Yagolovich, A. V., Artykov, A. A., Isakova, A. A., Vorontsova, Y. V., Dolgikh, D. A., et al. (2022) Optimized heterologous expression and efficient purification of a new TRAIL-based antitumor fusion protein SRH-DR5-B with dual VEGFR2 and DR5 receptor specificity, Int. J. Mol. Sci., 23, 5860, https://doi.org/10.3390/ijms23115860.
  22. Yagolovich, A. V., Isakova, A. A., Artykov, A. A., Vorontsova, Y. V., Mazur, D. V., et al. (2022) DR5-selective TRAIL variant DR5-B functionalized with tumor-penetrating iRGD peptide for enhanced antitumor activity against glioblastoma, Int. J. Mol. Sci., 23, 12687, https://doi.org/10.3390/ijms232012687.
  23. Isakova, A. A., Artykov, A. A., Plotnikova, E. A., Trunova, G. V., Khokhlova, V. A., et al. (2024) Dual targeting of DR5 and VEGFR2 molecular pathways by multivalent fusion protein significantly suppresses tumor growth and angiogenesis, Int. J. Biol. Macromol., 255, 128096, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.128096.
  24. Brünker, P., Wartha, K., Friess, T., Grau-Richards, S., Waldhauser, L., et al. (2016) RG7386, a novel tetravalent FAP-DR5 antibody, effectively triggers FAP-dependent, avidity-driven DR5 hyperclustering and tumor cell apoptosis, Mol. Cancer Ther., 15, 946-957, https://doi.org/10.1158/1535-7163.MCT-15-0647.
  25. Yagolovich, A. V., Artykov, A. A., Dolgikh, D. A., Kirpichnikov, M. P., and Gasparian, M. E. (2019) A new efficient method for production of recombinant antitumor cytokine TRAIL and its receptor selective variant DR5-B, Biochemistry (Moscow), 84, 627-636, https://doi.org/10.1134/S0006297919060051.
  26. Wu, J., Chen, L., Chen, L., Fan, L., Wang, Z., et al. (2020) The discovery of potent and stable short peptide FGFR1 antagonist for cancer therapy, Eur. J. Pharm. Sci., 143, 105179, https://doi.org/10.1016/j.ejps.2019.105179.
  27. Zhang, Y., He, B., Liu, K., Ning, L., Luo, D., et al. (2017) A novel peptide specifically binding to VEGF receptor suppresses angiogenesis in vitro and in vivo, Signal Transduct. Target. Ther., 2, 17010, https://doi.org/10.1038/sigtrans.2017.10.
  28. Hymowitz, S. G., Christinger, H. W., Fuh, G., Ultsch, M., O’Connell, M., et al. (1999) Triggering cell death, Mol. Cell, 4, 563-571, https://doi.org/10.1016/S1097-2765(00)80207-5.
  29. Abraham, M. J., Murtola, T., Schulz, R., Pall, S., Smith, J. C., et al. (2015) GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers, SoftwareX, 1-2, 19-25, https://doi.org/10.1016/j.softx.2015.06.001.
  30. Valdés-Tresanco, M. S., Valdés-Tresanco, M. E., Valiente, P. A., and Moreno, E. (2021) gmx_MMPBSA: a new tool to perform end-state free energy calculations with GROMACS, J. Chem. Theory Comput., 17, 6281-6291, https://doi.org/10.1021/acs.jctc.1c00645.
  31. Gasparian, M. E., Elistratov, P. A., Drize, N. I., Nifontova, I. N., Dolgikh, D. A., et al. (2009) Overexpression in Escherichia coli and purification of human fibroblast growth factor (FGF-2), Biochemistry (Moscow), 74, 221-225, https://doi.org/10.1134/S000629790902014X.
  32. Gasparian, M. E., Chernyak, B. V., Dolgikh, D. A., Yagolovich, A. V., Popova, E. N., et al. (2009) Generation of new TRAIL mutants DR5-A and DR5-B with improved selectivity to death receptor 5, Apoptosis, 14, 778-787, https://doi.org/10.1007/s10495-009-0349-3.
  33. Wang, Y., Qian, X., Wang, Y., Yu, C., Feng, L., et al. (2025) Turn TRAIL into better anticancer therapeutic through TRAIL fusion proteins, Cancer Med., 14, e70517, https://doi.org/10.1002/cam4.70517.
  34. Goldmacher, V. S., Gershteyn, I. M., and Kovtun, Y. (2024) Beyond ADCs: harnessing bispecific antibodies to directly induce apoptosis for targeted tumor eradication, Antib. Ther., 7, 351-360, https://doi.org/10.1093/abt/bae029.
  35. Gasparian, M. E., Bychkov, M. L., Yagolovich, A. V., Dolgikh, D. A., and Kirpichnikov, M. P. (2015) Mutations enhancing selectivity of antitumor cytokine TRAIL to DR5 receptor increase its cytotoxicity against tumor cells, Biochemistry (Moscow), 80, 1080-1091, https://doi.org/10.1134/S0006297915080143.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».