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Reporter Assay for Endo/Lysosomal Escape of Toxin-Based Therapeutics
Protein-based therapeutics with cytosolic targets are capable of exhibiting
their therapeutic effect once they have escaped from the endosomes or
lysosomes. In this study, the reporters—horseradish peroxidase (HRP), Alexa
Fluor 488 (Alexa) and ricin A-chain (RTA)—were investigated for their capacity
to monitor the endo/lysosomal escape of the ribosome-inactivating protein,
saporin. The conjugates—saporin-HRP, Alexasaporin and saporin-KQ-RTA—were
constructed, and the endo/lysosomal escape of these conjugates alone (lack of
endo/lysosomal release) or in combination with certain structurally-specific
triterpenoidal saponins (efficient endo/lysosomal escape) was characterized.
HRP failed in reporting the endo/lysosomal escape of saporin. Contrastingly,
Alexa Fluor 488 successfully allowed the report of the process at a toxin
concentration of 1000 nM. In addition, single endo/lysosome analysis
facilitated the determination of the amount of Alexasaporin released from each
vesicle. RTA was also successful in reporting the endo/lysosomal escape of the
enzymatically inactive mutant, saporin-KQ, but in this case, the sensitivity
of the method reached a toxin concentration of 10 nM. In conclusion, the
simultaneous usage of Alexa Fluor 488 and RTA as reporters may provide the
possibility of monitoring the endo/lysosomal escape of protein-based
therapeutics in the concentration range of 10–1000 nM. View Full-Tex
Wirksamkeit von Dianthin-basierten Target-Toxinen in einem Pankreaskarzinom- Mausmodell
Targeted tumor therapy provides the rationale for the arrest of tumor growth
in aggressive pancreatic carcinoma, however, a number of protein-based
targeted toxins lack efficacy due to insufficient endosomal escape after being
endocytosed. The main objective of this work was to test two disparate
targeted toxins comprising the same ribosome-inactivating protein dianthin in
both, however, targeting two different pathways. One contained human epidermal
growth factor whereas the other contained dendritic polyglycerol sulfates.
Both were tested in combination with a glycosylated triterpene (SO1861) that
serves as an endosomal escape enhancer. In vitro investigations with the
epidermal growth factor receptor (BxPC-3) and organic anion transporting
polypeptide overexpressing (QGP-1) pancreatic carcinoma cell lines revealed no
significant differences to off-target cells in the half maximal inhibitory
concentration (IC50) for the dianthin-based targeted toxins. In contrast,
combination with SO1861 decreased the IC50 for BxPC-3 cells from 100 nM to
0.17 nM in case of the fusion protein whereas control cells remained
unaffected. However, a phenomenal augmentation of the cytotoxicity was
observed from an IC50 of 1 nM to 10 fM when cells were treated with dianthin-
dPGS in combination with enhancer. Monotherapy of BxPC-3 xenografts with
dianthin-EGF (DE) in CD-1 nude mice led to a 50.1% average reduction in tumor
volume (40.8 mm3) when compared to placebo, however, combined treatment with
SO1861 resulted in a more than 13.6-fold better efficacy (3.0 mm3 average
tumor size) with complete regression in 80% of the cases. Moreover,
monotherapy of dianthin-dPGS led to 81.4 % average reduction in tumor volume
(15.2 mm3) when compared to placebo. Nevertheless, dianthin-dPGS resulted in
2.6-fold better efficacy than DE, however, was 5-fold less efficacious than
the combination treatment of DE with enhancer. Immunohistochemical analyses
showed that tumor cells with lower target receptor expression are, in contrast
to the combination therapy, able to escape from the monotherapy, which finally
results in tumor growth. At the effective concentration we did not observe
liver toxicity and no other side effects with the exception of a reversible
skin hardening at the SO1861 injection site. Increase in platelet counts,
plateletcrit and platelet distribution width were observed in fusion protein
targeted therapy whereas elevation in alanine transaminase in dianthin-dPGS
targeted therapy. In conclusion, combining a targeted toxin with SO1861 is
proven to be a very promising approach for pancreatic cancer treatment. I
would also conclude that dPGS-targeting of a transporter is a valuable
alternative to classical ligand-receptor targeting.Eine zielgerichtete Tumortherapie bietet sich als vielversprechende Methode
zur Hemmung des Tumorwachstums und Reduktion bei aggressivem Pankreaskarzinom
an. Jedoch zeigt eine Vielzahl proteinbasierter Toxine nur eine begrenzte
Effektivität aufgrund einer unspezifischen endosomalen Freisetzung. Das
Hauptziel dieser Arbeit war es, zwei zielgerichtete Toxine zu untersuchen,
welche zum einen aus dem Ribosomen-inaktivierenden Protein Dianthin, zum
anderen aus zwei verschiedenen ZielmolekĂĽlen, bestehen. Zum einen wurde der
menschliche epidermale Wachstumsfaktor (EGFR), zum anderen dendritische
Polyglycerinsulfate mit dem Dianthin fusioniert und mit einem glykosylierten
Triterpen (SO1861) kombinierend getestet. Dabei wirkt SO1861 verstärkend auf
die endosomale Freisetzung. In-vitro-Untersuchungen mit den EGFR (BxPC-3) und
OATP-ĂĽberexprimierenden (QGP-1) Pankreaskarzinom-Zelllinien zeigten keine
signifikanten Unterschiede hinsichtlich der halbmaximalen inhibitorischen
Konzentration (IC & sub5; & sub0;) zwischen nicht-zielgerichteten Zellen und
Zellen mit Dianthin basierenden, zielgerichteten Toxinen. Im Gegensatz dazu
verringerte sich in Kombination mit SO1861 die IC50 fĂĽr BxPC-3-Zellen von 100
nM auf 0,17 nM, wogegen die Kontrollzellen keine Veränderungen zeigten. Des
Weiteren konnte in Zellen mit Dianthin-dPGS und SO1861 eine große Erhöhung der
Zytotoxizität von 1 nM bis 10 fM beobachtet werden. Die Monotherapie von
BxPC-3-Xenotransplantaten mit Dianthin-EGF (DE) in CD-1-Nacktmäusen führte im
Vergleich zum Placebo zu einer durchschnittlichen Reduktion des Tumorvolumens
um 50,1% (40,8 mm3). In kombinierter Behandlung mit SO1861 konnte eine
13,6-fache Reduktion (3,0 mm3, durchschnittliche Tumorgröße) mit vollständiger
Regression in 80% der Fälle erzielt werden. Darüber hinaus führte die
Monotherapie von Dianthin-dPGS zu einer durchschnittlichen Verringerung des
Tumorvolumens um 81,4% (15,2 mm3) im Vergleich zum Placebo. ZugegebenermaĂźen
führte die Behandlung mit Dianthin-dPGS zu einer 2,6-fach höheren Wirksamkeit
als DE, jedoch zeigte die Kombinationsbehandlung von Dianthin-dPGS mit SO1861
eine 5-fach geringere Wirksamkeit gegenĂĽber DE mit SO1861. Immunhistochemische
Analysen zeigten, das Tumorzellen mit verringerter Expression des
Zielrezeptors, sich verstärkt der Monotherapie entziehen können, was zum
weiteren Tumorwachstum fĂĽhrt. Bei der wirksamen Konzentration beobachteten wir
keine Lebertoxizität und keine anderen Nebenwirkungen mit Ausnahme einer
reversiblen Hautverhärtung an der Injektionsstelle von SO1861. Eine Zunahme
der Plättchenzahl, des Plättchencharakters und der Plättchen-Verteilungsbreite
wurde in der zielgerichteten Therapie mit dem Fusionsprotein beobachtet,
wohingegen in der Dianthin-dPGS Zieltherapie eine Erhöhung der
Alanintransaminase verzeichnet werden konnte. Zusammenfassend lässt sich
sagen, dass die Kombination eines zielgerichteten Toxins mit SO1861 ein
vielversprechender Ansatz fĂĽr die Behandlung von BauchspeicheldrĂĽsenkrebs ist.
WĂĽrde ich auch schlieĂźen, dass dPGS-Targeting eines Transporters eine
wertvolle Alternative zum klassischen Liganden-Rezeptor-Targeting ist
Bhallataka Rasayana: A Boon in Cancer Treatment
Bhallataka (Semecarpus Anacardium) is one of the Rasayana drugs mentioned in Ayurveda. Semecarpus Anacardium plant belongs to the family Anacardiaceae having allergic expressions as contact dermatitis which originates the fear about use in mind but in Ayurveda it have been used since tradition in various diseased conditions like wounds, piles, uncontrolled cell growth, abdominal lumps etc. Despite these conditions it is more likely used as Rasayana for diseased free long life. Rasayana medicines help in rejuvenating the cells and tissues with antioxidant and cyto-protective properties. In Vitro effects of Semecarpus Anacardium extracts Bhallataka has been evaluated pharmacologically on the isolated tissues and the whole animal. The therapeutic effects of the extract are due to its chemical constituents as phenols, glycosides and lipids mainly. The review supports the information on the use of Semecarpus Anacardium extracts in different cancer conditions