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Development of polypeptide-based therapeutics for the treatment of castration resistant prostate cancer

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Development of polypeptide-based therapeutics for the treatment of castration resistant prostate cancer

dc.contributor.advisor	Vicent Docón, María Jesús
dc.contributor.advisor	Armiñán De Benito, Ana
dc.contributor.author	Vicente-Ruiz Salvador, Sonia
dc.contributor.other	Departament de Bioquímica i Biologia Molecular	es_ES
dc.date.accessioned	2020-07-23T07:31:46Z
dc.date.available	2020-07-24T04:45:06Z
dc.date.issued	2019	es_ES
dc.date.submitted	15-07-2020	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/75286
dc.description.abstract	Prostate Cancer (PCa) is the second most prevalent cancer in men. Studies have demonstrated the presence of a TMPRSS2 (androgendependent serine protease) and ERG (ETS family transcription factor) fusion gene (T2E) as a potential PCa biomarker. PCa progression involves both the Androgen Receptor (AR) and Insulin-like growth factor 1 receptor (IGF-1R), and treatment of an anti-IGF-1R inhibitor (AVE1642) results in potential therapeutic effects in T2E positive cells. Therefore, the development of personalized therapies based on polymer therapeutics may support the treatment of the specific PCa subtype. IGF-1R inhibition by AVE1642 therapy provides anti-tumoral effects in T2E expressing PCa cells. We investigated AVE1642 anti-tumoral activity after conjugation to a biodegradable and biocompatible polypeptide (poly-L-glutamic acid (PGA)). T2E-expressing VCaP PCa cells responded to both PGA-AVE1642 and AVE1642, while T2E negative PCa cell lines did not, demonstrating that AVE1642 activity requires T2E expression. While AVE1642 treatment led to IGF-1R internalization, the PGA-AVE1642 displayed enhanced stability and affinity binding to IGF-1R preventing the IGF-1R internalization. We discovered that PGA-conjugation to AVE1642 altered the cellular trafficking. Confocal/STORM microscopy demonstrated that the AVE1642 mainly colocalized with endosomes and clathrin, while PGA-AVE1642 mostly colocalized with caveolin-1 but not with endosomes or clathrin. We evaluated the mechanisms of action, discovering a different pathway inhibition. While the free AVE1642 inhibited the PI3K pathway through IGF-1R inhibition, PGA-AVE1642 inhibited both the PI3K and MAPK pathways. We established an orthotopic PCa mice model employing luciferase expressing VCaP cells. Our in vivo results revealed higher anti-tumoral activity for PGA-AVE1642 compared with AVE1642. We also studied the mechanism of action in tumor samples, which again suggested PI3K and MAPK pathway inhibition after PGA-AVE1642 treatment. Furthermore, tumor microenvironment studies in ex vivo samples suggested stronger PGA-AVE1642 effect on vessel functionality and maturity, and an improvement of cellular proliferation and angiogenesis inhibition in comparison with AVE1642. The combination therapy AVE1642/PGA-AVE1642 with abiraterone results in synergistic anti-tumoral effect in T2E positive cells. Interestingly, in vivo studies also demonstrated this synergy through the combination therapy with AVE1642 and abiraterone, in contrast, combination therapy using PGA-AVE1642 and abiraterone revealed same anti-tumoral effectiveness in comparison with free PGA-AVE1642 therapy. In order to explore this outcome, we investigated the signaling pathways in tumor samples, which showed PI3K and MAPK pathway inhibition after both combination therapies. Our studies demonstrated that the polypeptide-conjugation improves AVE1642 therapy in advanced PCa model which could represent a promising therapy for T2E positive PCa tumors.	en_US
dc.description.abstract	El cáncer de próstata (CaP) es el segundo cáncer más frecuente en los hombres. Los estudios han establecido el gen de fusión (T2E) compuesto por TMPRSS2 (serina proteasa dependiente de andrógenos) y ERG (factor de transcripción de la familia ETS) como un biomarcador potencial de CaP. La progresión en el CaP incluye tanto el receptor de andrógenos (AR) como el receptor del factor de crecimiento de insulina 1 (IGF-1R), y el tratamiento con un anticuerpo anti-IGF-1R (AVE1642) ha demostrado un gran potencial en el tratamiento de los pacientes con CaP T2E-positivos. Por ello, el desarrollo de terapias personalizadas basadas en polímeros terapéuticos puede favorecer el tratamiento de CaP para un subtipo específicos de pacientes. La inhibición de IGF-1R empleando AVE1642 generó un efecto antitumoral en las células de CaP que expresan T2E. Investigamos la actividad antitumoral del AVE1642 después de su conjugación con un polipéptido biodegradable y biocompatible (ácido poli-L-glutámico (PGA)). La línea celular VCaP T2E-positiva tratada con AVE1642 y PGA-AVE1642 respondió a ambos tratamientos, en cambio las líneas celulares de CaP T2E-negativas no mostraron actividad, demostrando que la actividad del tratamiento AVE1642 requiere la expresión de T2E. También descubrimos que la conjugación del PGA al AVE1642 alteró el tráfico celular. La microscopía confocal/STORM en la línea celular VCaP determinó que el AVE1642 colocalizaba principalmente con endosomas y clatrina, y el PGA-AVE1642 colocalizaba mayormente con caveolina-1 pero no con endosomas ni clatrina. Además, nosotros evaluamos el mecanismo de acción descubriendo un patrón de inhibición diferente. Mientras que el AVE1642 inhibió la vía PI3K, el PGA-AVE1642 inhibió tanto la vía PI3K como la vía MAPK. Los análisis posteriores in vivo en un modelo ortotópico de ratón de CaP recientemente desarrollado utilizando la línea celular VCaP con expresión de luciferasa revelaron una mayor actividad antitumoral para el PGA-AVE1642 en comparación con AVE1642. Estudiamos el mecanismo de acción en las muestras tumorales, las cuales una vez más, encontramos que el tratamiento con PGA-AVE1642 inhibió las dos vías de señalización PI3K y MAPK. Además, estudios posteriores basados en el microambiente tumoral mostraron que el tratamiento con PGA-AVE1642 presentaba una alta inhibición de la funcionalidad y madurez de los vasos sanguíneos tumorales, de la proliferación celular y de la angiogénesis en comparación con el tratamiento con el AVE1642. La terapia de combinación utilizando AVE1642/PGA-AVE1642 con abiraterona resultó en un efecto antitumoral sinérgico en las células T2E-positivas. Curiosamente, los estudios in vivo también demostraron esta sinergia a través de la terapia de combinación empleando AVE1642 y abiraterona, por el contrario, la terapia de combinación empleando PGA-AVE1642 y abiraterona reveló la misma eficacia antitumoral en comparación con la terapia PGA-AVE1642 libre. Para explorar este resultado, investigamos las vías de señalización en las muestras tumorales, las cuales mostraron la inhibición de las vías de señalización PI3K y MAPK después de ambas terapias de combinación. Nuestros estudios demostraron que la conjugación de los polipéptidos mejora la terapia del AVE1642 en el modelo avanzado de CaP, la cual podría representar una terapia prometedora para los tumores de CaP T2E-positivos.	es_ES
dc.format.extent	346 p.	es_ES
dc.language.iso	en	es_ES
dc.subject	nanomedicine	es_ES
dc.subject	prostate cancer	es_ES
dc.subject	castration resistant prostate cancer	es_ES
dc.subject	polymer therapeutic	es_ES
dc.subject	antibodies	es_ES
dc.subject	cell signaling	es_ES
dc.subject	cell trafficking	es_ES
dc.subject	orthotopic mice model	es_ES
dc.subject	abiraterone	es_ES
dc.subject	combination therapy	es_ES
dc.subject	tumor microenvironment	es_ES
dc.subject	polymer antibody conjugate	es_ES
dc.subject	confocal microscopy	es_ES
dc.subject	flow cytometry	es_ES
dc.title	Development of polypeptide-based therapeutics for the treatment of castration resistant prostate cancer	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA VIDA::Bioquímica	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA VIDA::Biología celular	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA VIDA::Biología humana	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA VIDA::Biología molecular	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::QUÍMICA::Bioquímica	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::QUÍMICA::Otras especialidades químicas	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES