Structure-based design of unnatural glycopeptides for cancer diagnosis and therapy

En esta tesis se han desarrollado glicopéptidos no naturales de MUC1 utilizando un diseño racional basado en estructura. Este trabajo se ha apoyado en datos previamente reportados con el fin de mejorar la afinidad de estos derivados in vitro con anticuerpos bien estudiados, incorporando sustitutos sintéticos de Tn en posiciones clave de la secuencia de aminoácidos. El objetivo principal de esta tesis consiste en aprovechar las propiedades biológicas de MUC1 para desarrollar nuevos candidatos a vacunas contra el cáncer, así como herramientas de diagnóstico temprano de tumores. En este sentido, aunque los glicopéptidos de MUC1 tienen un gran potencial como vacunas contra el cáncer, las vacunas basadas en MUC1 generalmente generan una respuesta inmune débil en ratones, ya que se trata de un auto-antígeno. Para abordar este problema, hemos diseñado antígenos sintéticos con modificaciones químicas sutiles y precisas. Para ser efectivos y estimular una respuesta inmune robusta en ratones, los antígenos artificiales deben imitar la estructura del antígeno natural en disolución y poseer una afinidad equivalente o superior con anticuerpos anti-MUC1. Como prueba de concepto, hemos desarrollado un glicopéptido que contiene un aminoácido no canónico (2S,3R)-3-hidroxinorvalina. Este antígeno no natural cumple con ambas propiedades y mimetiza, por tanto, eficazmente el antígeno derivado de la treonina. Este glicopéptido sintético mostró una afinidad ligeramente superior a su análogo natural. Además, cuando se conjugó con nanopartículas de oro, la potencial vacuna estimuló la formación de anticuerpos IgG específicos contra MUC1 en ratones y mostró una eficacia comparable a la del derivado natural. Los anticuerpos también demostraron reactividad cruzada, dirigiéndose selectivamente a células humanas de cáncer de mama. Estos resultados destacan el potencial del diseño racional basado en estructura para avanzar en el desarrollo de vacunas contra el cáncer. Además, desarrollamos un nuevo candidato a vacuna utilizando un glicopéptido no natural de MUC1 y una proteína imunogénica. Este glicopéptido contiene (4S)-4-fluoro-L-prolina y α-S-GalNAc-Thr en posiciones clave de la secuencia y está unido de forma específica a la proteína CRM197. El método de conjugación implica la reducción selectiva y el reensamblaje de uno de los puentes disulfuro en la proteína, permitiendo la unión de una sola copia del glicopéptido no natural de MUC1. Esta estrategia proporciona una vacuna química y estructuralmente definida, manteniendo la integridad estructural e inmunogenicidad de la CRM197. La vacuna resultante genera una respuesta inmune robusta de tipo Th1 en ratones y produce anticuerpos capaces de reconocer células cancerígenas humanas que expresan MUC1 asociado a tumores en su superficie. En modelos murinos de adenocarcinoma de colon y cáncer de páncreas, la vacuna ha demostrado ser eficaz tanto en aplicaciones profilácticas como terapéuticas, retrasando significativamente el crecimiento tumoral en ambos escenarios. En aplicaciones terapéuticas, se observaron mejores resultados cuando la vacuna se combinó con un inhibidor de punto de control anti-PD1. Paralelamente, hemos intentado desarrollar ensayos diagnósticos basados en glicopéptidos no naturales de MUC1. En este sentido, hemos modificado el grupo N-acetilo del GalNAc para desarrollar miméticos de Tn con el fin de mejorar la unión al anticuerpo 5E5. Estos derivados de Tn se integraron en péptidos cortos que contienen el epítopo 5E5, mostrando una afinidad significativamente mejorada. Posteriormente, los mejores candidatos se han implementado en dos ensayos diagnósticos de última generación para la detección de cáncer. Si bien los experimentos aún están en curso y los datos disponibles son limitados, los primeros resultados parecen bastante prometedores.

Grantor dc:publisher

Universidad de La Rioja (España)

Year dc:date

2025

Author dc:creator

• Lazaris, Foivos Sokratis

Contributors dc:contributor

• Corzana López, Francisco (Universidad de La Rioja)
• Peregrina García, Jesús Manuel (Universidad de La Rioja)

Statement dc:rights

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Language dc:language

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