Produktion och utvärdering av en bombesinanalog konjugerad till en albuminbindande domän och DOTA för radioterapi i prostatacancer

Prostate cancer is one of the most common types of cancer worldwide and claims hundreds of thousands of lives annually. Currently the most common treatment for prostate cancer is external beam radiotherapy, however, this treatment comes with serious side effects since it lacks selectivity for the cancer cells. Therefore, less harmful treatments are needed and sought for, such as targeted treatments that are intended to only affect cancer cells and thereby reduce the side effects. Targeted treatments require a target that differentiates the cancer cells from healthy cells. A promising target candidate that has gained attention in recent years is gastrin releasing peptide receptor (GRPR), a protein commonly overexpressed in prostate cancer cells. Furthermore, a targeting molecule intended to bind to the target is also required. For this purpose, the bombesin analogue RM26, a high affinity GRPR binder, shows promise. Previous studies have led to the development of RM26-conjugates for the purpose of targeted prostate cancer radiotherapy. In these conjugates RM26 has been linked to a DOTA-chelator for radiolabeling, and an albumin binding domain (ABD) to prolong the conjugate’s half-life in vivo by binding to human serum albumin (HSA). The idea is that the RM26-conjugate will bind to both HSA in the blood and to GRPR on the prostate cancer cells and eliminate the cancer cells with the radiation from the radionuclide attached to the DOTA-chelator. Although these earlier studied conjugates have been very promising some improvements of certain aspects need to be achieved, mainly to improve the biodistribution with retained GRPR binding affinity. Therefor the purpose of this project was to produce three new versions of previous RM26- conjugates and evaluate if they are suitable for further prostate cancer therapy studies. The three RM26-conjugates were developed with primarily recombinant expression in E. coli cells and solid phase peptide synthesis (SPPS). The characterization phase in this project was carried out with mainly five different methods: matrix-assisted laser desorption ionization time- of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS), electrospray ionization- mass spectrometry (ESI-MS), circular dichroism (CD), surface plasmon resonance (SPR) and flow cytometry. The results showed that all three new RM26-conjugates were possible to produce and yielded final products corresponding to the expected molecular weights. Furthermore, the results indicate that all three RM26-conjuagtes are stable and maintain their structural properties under in vivo- temperatures and that they have high binding affinity for HSA. Further studies need to be conducted before drawing any certain conclusions regarding GRPR binding affinity.Prostatacancer är en av de mest vanligt förekommande cancertyperna världen över och skördar hundratusentals liv årligen. I nuläget är extern strålbehandling det vanligaste terapialternativet mot prostatacancer, men denna behandling kommer med allvarliga biverkningar på grund av att den saknar selektivitet för cancerceller. Därför finns ett stort behov av mindre skadliga behandlingsformer, såsom riktade behandlingar som endast är avsedda att påverka cancerceller och därigenom minska biverkningarna. Riktade behandlingar kräver ett mål som skiljer cancercellerna från friska celler. En lovande målkandidat som har uppmärksammats de senaste åren är gastrinfrisättande peptidreceptor (GRPR), ett protein som vanligtvis överuttrycks i prostatacancerceller. I tillägg så krävs också en målsökande molekyl avsedd att binda till målet. För detta ändamål visar bombesinanalogen RM26, en GRPR-bindare med hög affinitet, sig vara lovande. Tidigare studier har utvecklat RM26-konjugat för målinriktad strålbehandling av prostatacancer. Dessa konjugat består av en RM26-peptid bunden till en DOTA-kelator för radioinmärkning och en albuminbindande domän (ABD) för att förlänga konjugatens halveringstid in vivo genom att binda till humant serumalbumin (HSA). Syftet med RM26- konjugaten är att de ska binda till både HSA i blodet och GRPR på prostatacancercellerna, och därmed eliminera cancercellerna med strålning från den radioinmärkta DOTA-kelatorn. Även om de tidigare RM26-konjugaten har varit mycket lovande krävs det att vissa förbättringar av några aspekter uppnås, främst affiniteten för GRPR. Syftet med detta projekt var därför att producera tre nya versioner av tidigare RM26-konjugat och utvärdera ifall de uppvisar tillfredsställande egenskaper. De tre RM26-konjugaten utvecklades primärt rekombinant i E. coli-celler och fastfas- peptidsyntes (SPPS). Karaktäriseringsfasen i detta projekt genomfördes med huvudsakligen fem olika metoder: MALDI-TOF-MS, elektrosprejjonisering-masspektrometri (ESI-MS), cirkulär dikroism (CD), ytplasmonresonans (SPR) och flödescytometri. Resultaten visade att alla tre nya RM26-konjugat var möjliga att producera och gav slutprodukter motsvarande de förväntade molekylvikterna. Vidare indikerar resultaten att alla tre RM26-konjugat är stabila och bibehåller sina strukturella egenskaper under in vivo-temperaturer och att de har hög affinitet för HSA. Ytterligare studier bör utföras innan säkrare slutsatser kan dras angående GRPR-bindningsaffinitet