Особенности эндоцитоза GD2‑специфичных антител разных форматов в опухолевых клетках

Аннотация

Одним из наиболее перспективных направлений таргетной терапии рака на основе моноклональных антител является использование конъюгатов антител с лекарством (ADC). К настоящему моменту для применения в клинике одобрено 15 препаратов данного класса и более 100 находятся на стадии клинических испытаний. ADC нацеливают на разные опухолевые маркеры, и в том числе на углеводные антигены в составе гликосфинголипидов. Среди них ганглиозид GD2 является наиболее перспективным опухолевым маркером, и в недавних работах показан значительный потенциал применения анти‑GD2 ADC. Важными характеристиками маркера, от которых во многом зависит эффективность ADC, являются способность к интернализации рецептора после формирования комплекса антиген–антитело и его попадание в лизосомы клеток. Способность к интернализации и механизмы эндоцитоза комплексов GD2‑специфичных антител с GD2 изучены слабо. В данной работе было проведено исследование механизмов интернализации комплексов ганглиозида GD2 и наиболее актуальных для применения GD2‑специфичных антител различного формата, включающих полноразмерные антитела, минибоди и scFv‑фрагменты. Все использованные варианты антител интернализовались опухолевыми GD2‑позитивными клетками и попадали в лизосомальные компартменты. Полноразмерные антитела и минибоди показали высокую эффективность эндоцитоза GD2‑позитивными клетками, который реализуется преимущественно за счет механизмов макропиноцитоза и кавеол-опосредованного эндоцитоза. Полученные данные могут быть востребованы для разработки более эффективных таргетных препаратов для лечения GD2‑позитивных опухолей.

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Вклад авторов

Р.В. Холоденко, Е.В. Свирщевская, С.М. Деев – концепция и руководство работой; А.О. Макарова, М.М. Титов, Д.В. Калиновский, И.В. Холоденко, А.В. Кибардин – проведение экспериментов; Р.В. Холоденко, Е.В. Свирщевская, И.В. Холоденко, С.С. Ларин – обсуждение результатов исследования; Р.В. Холоденко, А.О. Макарова – написание текста; Р.В. Холоденко, Е.В. Свирщевская, И.В. Холоденко – редактирование текста статьи.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 23-14-00277).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с участием людей или животных в качестве объектов.

Список литературы

1. Crescioli, S., Kaplon, H., Wang, L., Visweswaraiah, J., and Kapoor, V. (2025) Antibodies to watch in 2025, mAbs, 17, 2443538, https://doi.org/10.1080/19420862.2024.2443538.

2. Carter, P. J., and Rajpal, A. (2022) Designing antibodies as therapeutics, Cell, 185, 2789-2805, https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.05.029.

3. Dumontet, C., Reichert, J. M., Senter, P. D., Lambert, J. M., and Beck, A. (2023) Antibody-drug conjugates come of age in oncology, Nat. Rev. Drug Discov., 22, 641-661, https://doi.org/10.1038/s41573-023-00709-2.

4. Mihaylova, R., Momekova, D., Elincheva, V., and Momekov, G. (2024) Immunoconjugates as an efficient platform for drug delivery: a resurgence of natural products in targeted antitumor therapy, Pharmaceuticals, 17, 1701, https://doi.org/10.3390/ph17121701.

5. Li, J. H., Liu, L., and Zhao, X. H. (2024) Precision targeting in oncology: the future of conjugated drugs, Biomed. Pharmacother., 177, 117106, https://doi.org/10.1016/j.biopha.2024.117106.

6. Esapa, B., Jiang, J., Cheung, A., Chenoweth, A., Thurston, D. E., and Karagiannis, S. N. (2023) Target antigen attributes and their contributions to clinically approved antibody-drug conjugates (ADCs) in haematopoietic and solid cancers, Cancers, 15, 1845, https://doi.org/10.3390/cancers15061845.

7. Corrigan, P. A., Cicci, T. A., Auten, J. J., and Lowe, D. K. (2014) Ado-trastuzumab emtansine: a HER2-positive targeted antibody-drug conjugate, Ann. Pharmacother., 48, 1484-1493, https://doi.org/10.1177/1060028014545354.

8. Bardia, A., Mayer, I. A., Vahdat, L. T., Tolaney, S. M., Isakoff, S. J., Diamond, J. R., O’Shaughnessy, J., Moroose, R. L., Santin, A. D., Abramson, V. G., Shah, N. C., Rugo, H. S., Goldenberg, D. M., Sweidan, A. M., Iannone, R., Washkowitz, S., Sharkey, R. M., Wegener, W. A., and Kalinsky, K. (2019) Sacituzumab Govitecan-hziy in refractory metastatic triple-negative breast cancer, N. Engl. J. Med., 380, 741-751, https://doi.org/10.1056/NEJMoa1814213.

9. Rosenberg, J. E., O’Donnell, P. H., Balar, A. V., McGregor, B. A., Heath, E. I., Yu, E. Y., Galsky, M. D., Hahn, N. M., Gartner, E. M., Pinelli, J. M., Liang, S. Y., Melhem-Bertrandt, A., and Petrylak, D. P. (2019) Pivotal trial of Enfortumab Vedotin in urothelial carcinoma after platinum and anti-programmed death 1/programmed death ligand 1 therapy, J. Clin. Onco., 37, 2592-2600, https://doi.org/10.1200/JCO.19.01140.

10. Gilbert, L., Oaknin, A., Matulonis, U. A., Mantia-Smaldone, G. M., Lim, P. C., Castro, C. M., Provencher, D., Memarzadeh, S., Method, M., Wang, J., Moore, K. N., and O’Malley, D. M. (2023) Safety and efficacy of mirvetuximab soravtansine, a folate receptor alpha (FRα)-targeting antibody-drug conjugate (ADC), in combination with bevacizumab in patients with platinum-resistant ovarian cancer, Gynecol. Oncol., 170, 241-247, https://doi.org/10.1016/j.ygyno.2023.01.020.

11. Bogani, G., Coleman, R. L., Vergote, I., Raspagliesi, F., Lorusso, D., and Monk, B. J. (2023) Tisotumab vedotin in recurrent or metastatic cervical cancer, Curr. Probl. Cancer, 47, 100952, https://doi.org/10.1016/j.currproblcancer.2023.100952.

12. Yu, J., Fang, T., Yun, C., Liu, X., and Cai, X. (2022) Antibody-drug conjugates targeting the human epidermal growth factor receptor family in cancers, Front. Mol. Biosci., 9, 847835, https://doi.org/10.3389/fmolb.2022.847835.

13. Kalinovsky, D. V., Kibardin, A. V., Kholodenko, I. V., Svirshchevskaya, E. V., Doronin, I. I., Konovalova, M. V., Grechikhina, M. V., Rozov, F. N., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2022) Therapeutic efficacy of antibody-drug conjugates targeting GD2-positive tumors, JITC, 10, e004646, https://doi.org/10.1136/jitc-2022-004646.

14. Philippova, J., Shevchenko, J., and Sennikov, S. (2024) GD2-targeting therapy: a comparative analysis of approaches and promising directions, Front. Immunol., 15, 1371345, https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1371345.

15. Hammood, M., Craig, A. W., and Leyton, J. V. (2021) Impact of endocytosis mechanisms for the receptors targeted by the currently approved antibody-drug conjugates (ADCs)-A necessity for future ADC research and development, Pharmaceuticals, 14, 674, https://doi.org/10.3390/ph14070674.

16. Aggarwal, D., Yang, J., Salam, M. A., Sengupta, S., Al-Amin, M. Y., Mustafa, S., Khan, M. A., Huang, X., and Pawar, J. S. (2023) Antibody-drug conjugates: the paradigm shifts in the targeted cancer therapy, Front. Immunol., 14, 1203073, https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1203073.

17. He, J., Zeng, X., Wang, C., Wang, E., and Li, Y. (2024) Antibody-drug conjugates in cancer therapy: mechanisms and clinical studies, MedComm, 5, e671, https://doi.org/10.1002/mco2.671.

18. Tibbetts, R., Yeo, K. K., Muthugounder, S., Lee, M. H., Jung, C., Porras-Corredor, T., Sheard, M. A., and Asgharzadeh, S. (2022) Anti-disialoganglioside antibody internalization by neuroblastoma cells as a mechanism of immunotherapy resistance, CII, 71, 153-164, https://doi.org/10.1007/s00262-021-02963-y.

19. Wargalla, U. C., and Reisfeld, R. A. (1989) Rate of internalization of an immunotoxin correlates with cytotoxic activity against human tumor cells, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 5146-5150, https://doi.org/10.1073/pnas.86.13.5146.

20. Buhtoiarov, I. N., Neal, Z. C., Gan, J., Buhtoiarova, T. N., Patankar, M. S., Gubbels, J. A., Hank, J. A., Yamane, B., Rakhmilevich, A. L., Reisfeld, R. A., Gillies, S. D., and Sondel, P. M. (2011) Differential internalization of hu14.18-IL2 immunocytokine by NK and tumor cell: impact on conjugation, cytotoxicity, and targeting, J. Leukoc. Biol., 89, 625-638, https://doi.org/10.1189/jlb.0710422.

21. Kalinovsky, D. V., Kholodenko, I. V., Kibardin, A. V., Doronin, I. I., Svirshchevskaya, E. V., Ryazantsev, D. Y., Konovalova, M. V., Rozov, F. N., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2023) Minibody-based and scFv-based antibody fragment-drug Conjugates selectively eliminate GD2-positive tumor cells, Int. J. Mol. Sci., 24, 1239, https://doi.org/10.3390/ijms24021239.

22. Kholodenko, I. V., Kalinovsky, D. V., Svirshchevskaya, E. V., Doronin, I. I., Konovalova, M. V., Kibardin, A. V., Shamanskaya, T. V., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2019) Multimerization through pegylation improves pharmacokinetic properties of scFv fragments of GD2-specific antibodies, Molecules, 24, 3835, https://doi.org/10.3390/molecules24213835.

23. Haraguchi, M., Yamashiro, S., Yamamoto, A., Furukawa, K., Takamiya, K., Lloyd, K. O., Shiku, H., and Furukawa, K. (1994) Isolation of GD3 synthase gene by expression cloning of GM3 alpha-2,8-sialyltransferase cDNA using anti-GD2 monoclonal antibody, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 10455-10459, https://doi.org/10.1073/pnas.91.22.10455.

24. Nath, N., Godat, B., Zimprich, C., Dwight, S. J., Corona, C., McDougall, M., and Urh, M. (2016) Homogeneous plate based antibody internalization assay using pH sensor fluorescent dye, J. Immunol. Methods, 431, 11-21, https://doi.org/10.1016/j.jim.2016.02.001.

25. Kalinovsky, D. V., Kholodenko, I. V., Svirshchevskaya, E. V., Kibardin, A. V., Ryazantsev, D. Y., Rozov, F. N., Larin, S. S., Deyev, S. M., and Kholodenko, R. V. (2023) Targeting GD2-positive tumor cells by pegylated scFv fragment-drug conjugates carrying maytansinoids DM1 and DM4, Curr. Issues Mol. Biol., 45, 8112-8125, https://doi.org/10.3390/cimb45100512.

26. Rennick, J. J., Johnston, A. P. R., and Parton, R. G. (2021) Key principles and methods for studying the endocytosis of biological and nanoparticle therapeutics, Nat. Nanotechnol., 16, 266-276, https://doi.org/10.1038/s41565-021-00858-8.

27. Sandvig, K., Kavaliauskiene, S., and Skotland, T. (2018) Clathrin-independent endocytosis: an increasing degree of complexity, Histochem. Cell Biol., 150, 107-118, https://doi.org/10.1007/s00418-018-1678-5.