Bispezifische DNA-Peptid-Sonden für die Erkennung und Modulierung von onkogenen Rezeptorpaaren

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Seitz
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460369763

Durch chemische Modifizierung von Oligonucleotiden und sequenzprogrammierter Bildung von DNA-Duplexstrukturen ist es möglich, Liganden für Rezeptorproteine mit hoher Präzision definiert im Raum anzuordnen. Dies wurde intensiv genutzt, um homomultivalente Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen in Lösung, auf Zellen und auf Viren aufzuklären. Geringe Aufmerksamkeit erfuhren hingegen heteromultivalente Wechselwirkungen. In diesem Forschungsvorhaben werden wir die DNA-programmierte Bildung bispezifischer Binder untersuchen. (Cyclo)Peptide und Peptoide werden mit Oligonucleotiden verknüpft und auf selbstassemblierten Duplex-DNA-Strukturen in Abständen bis zu 220 Å präsentiert. Ziel ist es, über einen rationalen Ansatz den einzigartigen Fingerabdruck einer Krebszelle besser und selektiver erkennen zu können. In einem Themenkomplex wird das N-methylierte Cyclopentapeptid Cilengitid und das Peptoid GU40C4 und andere Cyclopeptide auf dsDNA assembliert und die Erkennung von VEGFR2 und αVβ3-Integrin auf HUVECs und anderen (VEGFR2+/ αVβ3+)-Krebszelllinien untersucht. Eine detaillierte Abstandsrasterung wird Komplexe identifizieren, die Zielzellen mit hoher Avidität und Selektivität gegenüber einfach positiven (VEGFR2+ oder αVβ3+) Zellen binden. Weitere Aviditätssteigerungen werden durch Aneinanderreihung optimierter bispezifischer Binder erreicht. Darüber hinaus erlaubt das DNA-Gerüst, die Zielzellen mit erhöhter Empfindlichkeit darzustellen. Hierzu werden mehrere Fluoreszenzfarbstoffe durch wiederholte Hybridisierung markierter Oligonuclotide rekrutiert. VEGFR2/αVβ3-Koexpression führt zu gegenseitiger Aktivierung und damit Neovaskularisierung in wachsenden Tumoren. Eigene Vorarbeiten aufgreifend, werden wir den abstandsabhängigen Übergang von agonistischer zu antagonistischer Wirkung von bispezifischen Agentien untersuchen und Distanz-Aktivitäts-Profile erstellen. Ein Vergleich mit Distanz-Affinitäts-Beziehungen wird Hinweise auf proximitätskontrollierte Rezeptor-Rezeptor-Wechselwirkungen erhärten und Kriterien für das Design therapeutisch aktiver Agentien liefern. Als zweitem onkogenen Rezeptorpaar widmen wir uns EGFR und MET, die u.a. beim nicht-kleinzelligen Lungenkarzinom assoziiert vorliegen. Dieses Rezeptorpaar bietet die Gelegenheit, zielgerichtete Internalisierung von zytotoxisch bewaffneten Agentien zu untersuchen. Cyclopeptide werden mit DNA konjugiert und auf dsDNA arrangiert. Wir werden ergründen, ob die Fähigkeit, die wechselseitige Rezeptoraktivierung zu unterbinden, mit der Affinität für EGFR+/MET+-Zellen korreliert. Erstmals werden Distanz-Affinitäts-, Distanz-Rezeptoraktivitäts- und Distanz-Internalisierungs-Beziehungen verglichen, um Kriterien für eine in vivo-Bildung von Komplexen zu identifizieren, die eine selektive Internalisierung von zytotoxischen Auristatin-DNA-Konjugaten in Zielzellen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen