Extrazelluläre Vesikel als dynamische Surrogate für die Expression von Arzneistofftransportern. Ein neues Instrument zur Personalisierung der Arzneimitteltherapie?

• Antragsteller: Dr. Juan Pablo Rigalli
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509856975

Das P-Glykoprotein (P-gp/ABCB1), das Multidrug Resistenz-assoziierte Protein 2 (MRP2/ABCC2) und das Brustkrebresistenzprotein (BCRP/ABCG2) gehören zur Superfamilie der ABC-Transporter. Sie weisen eine hohe Expression in Geweben mit besonderer pharmakologischer Relevanz (z.B. Leber, Nieren, Darm, Blut-Hirn-Schranke) auf und spielen eine wesentliche Rolle bei der Pharmakokinetik von Arzneistoffen. Darüber hinaus führen ABC-Transporter auf Tumorzellen zu erhöhtem Efflux und Resistenz gegen in der Krebstherapie angewandten Wirkstoffen. Die Expression der ABC-Transporter zeigt eine hohe Variabilität innerhalb der Bevölkerung. Des Weiteren wird sie von anderen Arzneistoffen, Ernährung, Hormonen und anderen Faktoren reguliert. Demzufolge können erhebliche interindividuelle und intraindividuelle Unterschiede in der Transporterexpression entstehen. Im Allgemeinen führt eine zu hohe Transporterexpression zu erhöhter Arzneistoffausscheidung und Therapieversagen. Im Gegensatz dazu führt eine zu niedrige Expression zu erniedrigter Arzneistoffausscheidung und Toxizität. Daher ist die individualisierte Bestimmung der Expression von ABC-Transportern ein potenzielles Instrument zur Therapieanpassung und Vermeidung von Über- oder Unterdosierung. Bislang wäre die Biopsienentnahme die einzige Möglichkeit, die Transporterexpression in den relevanten Geweben zu bestimmen. Dennoch wird dies in der Praxis aufgrund der hohen Invasivität nicht durchgeführt. Extrazellulläre Vesikel (EV) sind Nanopartikel, die von allen Zellen freigesetzt werden und deren Cargo (zelluläre Proteine, RNA Moleküle und Lipide) eine Art Fingerabdruck der Ursprungszellen darstellt. Das Auftreten von EV aus verschiedenen Geweben im Blut und von Nieren EV im Urin erlauben den Zugang zu diesen Nanopartikel für mögliche diagnostische Zwecke.Das Hauptziel dieses Vorhaben ist die Untersuchung des ABC-Transporter Cargos von EV als dynamisches Surrogat für die Arzneistofftransporterexpression und somit für die zelluläre Ausscheidungskapazität von normalen und Tumorzellen. Hierfür soll ein hochsensitiver UPLC-MS/MS Assay zur gleichzeitigen und absoluten Quantifizierung von P-gp, MRP2 und BCRP in EV und in den Ursprungszellen entwickelt und validiert werden. Damit soll die Korrelation zwischen der Transporterexpression in den EV und die Expression und Aktivität der Transporter in den Ursprungszellen untersucht werden. Zuletzt soll eine Methode zur Isolierung von zell-spezifischen EV aus einem multizellulären Modell (Blut-Hirn-Schranke Organoiden) entwickelt werden. Anhand derer soll das Potenzial von EV für die Einschätzung von zellspezifischen Expressionsdaten in einem komplexeren System aufgeklärt werden. Zusammenfassend könnte die Bestimmung von Transporterexpressionsdaten zu einer Patientenstratifizierung nach der Arzneistoffausscheidungskapazität und somit zur Therapieoptimierung durch Vermeidung von Toxizität und Therapieversagen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen