Nanopartícules dirigides a cèl·lules mare CXCR4+ per al tractament de la leucèmia mieloide aguda

Abstract

[cat] La leucèmia mieloide aguda (LMA) és un grup heterogeni de malalties hematològiques que s'originen a partir de la proliferació clonal excessiva de cèl·lules precursores mieloides. Actualment, malgrat que la majoria de pacients inicialment responen al tractament, aproximadament dos terços pateixen recaigudes. En els últims anys, les cèl·lules mare leucèmiques (LSC) han tingut un especial interès a causa de les evidències que indiquen que són les principals responsables de la quimioresistència i les recaigudes. Per aquesta raó, és necessari erradicar selectivament les LSC amb noves estratègies terapèutiques dirigides que permetin superar la resistència a fàrmacs i millorar l’eficàcia del tractament reduint-ne els efectes secundaris. El present estudi es basa en l’ús de nanopartícules dirigides específicament al receptor de superfície CXCR4, el qual es troba sobreexpressat en aproximadament la meitat dels pacients amb LMA (CXCR4+), fet que s’ha relacionat amb mal pronòstic i un major risc de recidiva. En concret, en aquesta tesi s’estudien les nanotoxines polipeptídiques T22-DITOX-H6 i T22-PE24-H6, que contenen el domini de translocació i catalític de l’exotoxina diftèrica de Corynebacterium diphtheriae i el domini catalític desimmunitzat de l’exotoxina A provinent de Pseudomonas aeruginosa, respectivament. Ambdues toxines tenen la capacitat d’inactivar el factor d’elongació-2 eucariòtic, produint la inhibició de la síntesi proteica que, conseqüentment, provoca la mort cel·lular. L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és avaluar la capacitat de les nanotoxines polipeptídiques T22-DITOX-H6 i T22-PE24-H6 d’eliminar selectivament les LSC CXCR4+ i de produir efecte antineoplàstic mitjançant la seva internalització a través del receptor CXCR4. Primerament, determinant l’efecte antineoplàstic de les nanotoxines polipeptídiques T22-DITOX-H6 i

T22-PE24-H6 en línies cel·lulars de LMA, en models murins disseminats i en mostres de medul·la òssia (MO) de pacients amb LMA. Finalment, avaluant la relació entre l’expressió de CXCR4 i el fenotip LSC en les mostres de pacients de LMA. Els resultats obtinguts demostren que les nanotoxines avaluades exerceixen un potent efecte citotòxic in vitro en línies cel·lulars de LMA i que aquest és dependent de CXCR4 i està mediat per la inducció d'apoptosi. A més, l'administració intravenosa de dosis repetides, tant de T22-DITOX-H6 com de T22-PE24-H6 en models murins disseminats de LMA, indueix un potent efecte antineoplàstic in vivo, que redueix significativament la disseminació de la LMA, disminuint la càrrega leucèmica de les cèl·lules CXCR4+ sense toxicitat sistèmica associada. Altrament, en aquesta tesi doctoral s’ha comprovat que l’especificitat citotòxica de la nanotoxina T22-PE24-H6 sobre les cèl·lules de la LMA CXCR4+, provoca una reducció significativa de la viabilitat cel·lular en les mostres de pacients de LMA amb una alta expressió de CXCR4, però no té cap efecte en aquelles mostres amb baixa expressió de CXCR4 ni en una mostra de MO de donant sa. Convé destacar que els resultats obtinguts han evidenciat que el receptor CXCR4 es troba sobreexpressat en aquelles cèl·lules amb fenotip LSC, CD34+CD38-CD123+, i que la seva expressió correlaciona amb la de CD123, un marcador característic de LSC. Finalment, s’ha generat i validat un model PDX (Patient Derived Xenograft) derivat d’una mostra de MO CXCR4+ d’un pacient amb LMA, on poder avaluar posteriorment l’efecte de les nanotoxines dirigides a CXCR4. En resum, en aquesta tesi es proposa una nova teràpia basada en nanotoxines pel lliurament selectiu d’exotoxines bacterianes citotòxiques a les

cèl·lules de LMA que sobreexpressen el receptor de superfície CXCR4, obrint una oportunitat terapèutica capaç d’eliminar selectivament les LSC, un subcompartiment cel·lular clau en la progressió de la LMA. Per això, aquesta teràpia selectiva milloraria el tractament actual dels pacients que pateixen LMA i que presenten sobreexpressió del receptor CXCR4, un subgrup de pacients amb major risc de presentar recaigudes i resistència a la quimioteràpia