Antigenität von Dipetarudin und Polyethylen-glykol (PEG)-gekoppeltem Dipetarudin: eine tierexperimentelle Studie

Dipetarudin, ein chimärer, bivalenter, direkter Thrombininhibitor aus dem N-terminalen Bereich des Dipetalogastins II aus der Raubwanze Dipetalogaster maximus und dem C-terminalen Bereich des Hirudins aus dem Blutegel Hirudo medicinalis, wurde in dieser Arbeit auf seine Immunogenität untersucht und diese durch chemische Modifikation des Proteins (PEGylierung) beeinflusst. Die Untersuchungen zur Immunogenität des Dipetarudins und seiner modifizierten Form (DIP-2(PEG5kD)) wurden in vivo in den Modellsystemen Legehenne und Wistar-Ratte untersucht. Die aus Eiern von immunisierten Hühnern gereinigten Antikörper (IgY) zeigten keine Veränderung der immunogenen Eigenschaften des ursprünglichen und des veränderten Thrombininhibitors; könnten jedoch, da sie an diese Thrombininhibitoren binden, für Affinitäts-abhängige Fragen der Diagnostik und Reinigung geeignet sein. Der Nachweis der Anti-DIP und Anti-DIP-2(PEG5kD) Antikörper (IgG) erfolgte direkt als Dot Blot und indirekt über die Änderungen der Pharmakokinetik (Immunpharmakokinetik) der verabreichten Inhibitoren. Sowohl durch die PEGylierung als auch durch die Präsenz von Antikörpern verändert sich die biologische Halbwertszeit (HWZ) der Thrombininhibitoren im Organismus und damit pharmakokinetische Parameter der Substanzen (die Verteilungs- und Eliminationshalbwertszeit verlängert sich und die Elimination aus dem zentralen Kompartiment wird herabgesetzt). In den Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass Dipetarudin und DIP-2(PEG5kD) nur schwache Antigene sind und dass bei erzwungener Antikörperbildung (komplettes Freund’sches Adjuvans) entstehende Antikörper gegen Epitope gerichtet sind, die nicht in die spezifische Antithrombin-Wirkung involviert sind („Immundepot“-Wirkung)

High therapeutic efficiency of magnetic hyperthermia in xenograft models achieved with moderate temperature dosages in the tumor area

[Purpose] Tumor cells can be effectively inactivated by heating mediated by magnetic nanoparticles. However, optimized nanomaterials to supply thermal stress inside the tumor remain to be identified. The present study investigates the therapeutic effects of magnetic hyperthermia induced by superparamagnetic iron oxide nanoparticles on breast (MDA-MB-231) and pancreatic cancer (BxPC-3) xenografts in mice in vivo.[Methods] Superparamagnetic iron oxide nanoparticles, synthesized either via an aqueous (MF66; average core size 12 nm) or an organic route (OD15; average core size 15 nm) are analyzed in terms of their specific absorption rate (SAR), cell uptake and their effectivity in in vivo hyperthermia treatment.[Results] Exceptionally high SAR values ranging from 658 ± 53 W*gFe −1 for OD15 up to 900 ± 22 W*gFe −1 for MF66 were determined in an alternating magnetic field (AMF, H = 15.4 kA*m−1 (19 mT), f = 435 kHz). Conversion of SAR values into system-independent intrinsic loss power (ILP, 6.4 ± 0.5 nH*m2*kg−1 (OD15) and 8.7 ± 0.2 nH*m2*kg−1 (MF66)) confirmed the markedly high heating potential compared to recently published data. Magnetic hyperthermia after intratumoral nanoparticle injection results in dramatically reduced tumor volume in both cancer models, although the applied temperature dosages measured as CEM43T90 (cumulative equivalent minutes at 43°C) are only between 1 and 24 min. Histological analysis of magnetic hyperthermia treated tumor tissue exhibit alterations in cell viability (apoptosis and necrosis) and show a decreased cell proliferation.The described work was carried out within the project “Multifunctional Nanoparticles for the Selective Detection and Treatment of Cancer” (Multifun), which is funded by the European Seventh Framework Program (FP7/2007–2013) under grant agreement no. 262943. F.J.T acknowledges financial support from Ramon y Cajal subprogram (RYC-2011-09617)