APIM-peptides targeting PCNA: a new drug in cancer treatment

APIM-peptidet angriper PCNAs rolle i DNA reparasjon og signalisering og øker anti-kreft effekten av cisplatinPCNA er et sentralt protein i flere essensielle hendelser i cellene, og målrettet angrep på PCNA er derfor interessant i kreftbehandling. APIM-peptidet er et potensielt nytt kreftmedikament som angriper PCNA. I prekliniske kreftmodeller ser vi at APIM-peptidet øker effekten av cellegift og målrettet kreftbehandling.PCNA er et essensielt protein i mange celleprosesser; som celledeling, reparasjon av skader, signalisering, celledød. Vi har designet et potensielt nytt kreftmedikament, kalt APIM-peptidet. Dette peptidet er basert på en naturlig sekvens, APIM, som finnes i mange proteiner. APIM muliggjør binding til PCNA. Forskning tyder på at APIM-proteiner binder til PCNA når cellene er i en stresset tilstand, for eksempel på grunn av kreft eller DNA skader fra cellegift. Når slike celler behandles med APIM-peptidet, vil dette peptidet kunne binde til PCNA og blokkere APIM-proteiner fra å binde seg og utføre sin funksjon under stress. Da vil celles naturlig forsvarssystem bli svekket, og kreftcellene tvinges mot celledød. Dette forskningsåret har vi vist at APIM-peptidet øker effekten av cisplatin, en cellegift som forårsaker DNA skader, og reduserer veksten av blærekreftceller (Søgaard et al, Oncotarget, 2018). Dette er vist både i cellelinjer, også celler resistente mot cisplatin, og i dyr med muskelinvasiv blærekreft. Denne kombinasjonsbehandlinger fører til mer DNA skade, som tilsier at APIM-peptidet hindrer reparasjon/toleranse av DNA skadene introdusert av cisplatin, og er en mekanisme for at effekten av cisplatin økes. I tillegg så vi store endringer i genuttrykk i blærekreftceller behandlet med APIM-peptid og cisplatin, mange av disse genene er kjent for å støtte utviklingen av blærekreft og ble nedregulert av behandlingen. Resultatene støtter at APIM-peptidet har potensiale til å forbedre behandlingen av blærekreft. I tillegg observerte vi store endringer i cellesignalisering både på gennivå og proteinnivå, som foreslår at APIM-peptidet ikke bare hindrer reparasjon av DNA skader, men også kan angripe mindre etablerte roller av PCNA i signalisering. For å studere dette nærmere, har vi også kombinert APIM-peptidet med et medikament brukt i målrettet kreftbehandling, kalt AEE788, i en brystkreftmodell i mus. AEE788 inhiberer reseptorer viktig for å aktivere flere signaliseringsspor som støtter vekst og overlevelse av kreftceller. Også i dette studiet observerte vi at APIM-peptidet økte effekten av AEE788 og gav mindre brystkreftsvulster enn i mus behandlet kun med det ene medikamentet. I tillegg observerte vi nok en gang store endringer i cellesignaliseringsspor i cellelinjer behandlet med APIM-peptidet+AEE788, i forhold til celler kun behandlet med APIM-peptid eller AEE788. Funnene støtter at APIM-peptidet også angriper de ikke-etablerte rollene av PCNA i signalisering og ikke bare de kjente rollene til PCNA i DNA skade reparasjon og toleranse, samt at APIM-peptidet har potensiale til å forbedre både cellegift og målrettet kreftbehandling. Manuskriptet som beskriver studiet av APIM-peptidet i kombinasjon med AEE788 i brystkreftbehandling er ferdigstilt og klar for innsending. Våre resultater er svært lovende for bruk av APIM-peptidet for å forbedre kreftbehandling, og støtter videre uttesting av APIM-peptidet i kliniske forsøk.

APIM-peptidet blokkerer PCNA funksjoner og øker effekten av docetaxel i prostata kreft behandlingAPIM-peptidet er et potensielt nytt medikament i kreftbehandling. Dette forskningsåret har vi publisert at APIM-peptidet øker effekten av cellegiften docetaxel for behandling av prostatakreft. Videre ser vi at denne kombinasjonen påvirker og endrer uttrykk av gener assosiert med prostata kreft.Prostata kreft er en av de vanligste kreftformene hos menn, men har generelt god prognose og behandlingsmuligheter. For langtkommen prostata kreft derimot er det færre terapier tilgjengelig. Ofte brukes cellegiften docetaxel, men det øker bare marginalt overlevelsen. Det er derfor et stort behov for nye behandlingsstrategier som forbedrer nåværende behandling. Vi har designet et potensielt nytt kreftmedikament, kalt APIM-peptidet. Dette peptidet er basert på en naturlig sekvens, APIM, som finnes i mange proteiner. APIM muliggjør binding til et protein kalt PCNA. PCNA er et essensielt protein i mange celleprosesser; som celledeling, signalisering, celledød. Forskning tyder på at APIM-proteiner binder til PCNA og fungerer i stressende sitasjoner for cellene. Dette stresset kan være fra sykdom, som kreft, eller behandling fra for eksempel cellegift. Vår hypotese er at hvis slike celler behandles med APIM-peptidet, vil dette peptidet binde til PCNA istedet for APIM-proteiner. Altså blokker APIM-peptidet for proteinene og hindrer dem i å utføre sin funksjon under stress. Da vil celles naturlig forsvarssystem bli svekket, og kreftcellene blir tvingt mot celledød. Resultatet blir at effekten av cellegift blir større. Dette forskningsåret har vi fått akseptert for publikasjon en artikkel hvor vi demonstrerer at når APIM-peptidet og docetaxel kombineres tar det lengre tid for prostatakreften å vokse, enn ved docetaxelbehandling alene. Dette har vi vist ved å følge prostatavekst ved hjelp av MR avbildning i mus som spontant utvikler prostatakreft. Denne dyremodellen har store likehetsstrekk med utviklingen av prostatakreft i menneske. Vi har også brukt humane cellelinjer og sett en økt anti-kreft effekt av docetaxel i disse når APIM-peptidet tilsettes. Vi ønsket se nærmere på de molekylære effekten av APIM-docetaxel kombinasjonsbehandlingen ved å se på endringer i utrykk av gener. Flere gener som er kjent for å være dysregulert i prostatakreft fikk endret uttrykk etter kombinasjonsbehandlingen. Endringen av disse genene støttet hva vi observerte i musene, nemlig mindre prostatavolum i mus behandlet med både docetaxel og APIM-peptid. Resultatene våre tyder på at APIM-peptidet har potensiale til å forbedre docetaxelbehandling i prostatakreft, også i pasienter. Artikkelen er akseptert for publikasjon, og bli utgitt i Oncotarget i 2018

Anti-kreft behandling med APIM-peptiderPCNA er et sentralt protein i flere essensielle hendelser i cellene, og nettopp derfor er målrettet angrep på PCNA interessant i kreftbehandling.Dette prosjektet benytter APIM peptider, basert på et PCNA bindingsmotiv, til å angripe PCNA i ulike prekliniske modeller. Så langt er lovende resultater oppnådd i blære, bryst og prostata kreftmodeller.Proteiner binder seg til PCNA for å utøve sin funksjon, og gjør dette via bindingsmotiv. APIM er et slikt motiv, og de fleste proteiner med dette motivet er involvert under cellulært stress. Dette har vi utnyttet og konstruert APIM-peptider som angriper PCNA og hindrer hendelser som involverer APIM-proteiners binding til PCNA. Ideen er at APIM-peptider dermed vil øke effekten av cellegift ved å føre til celledød blant annet ved å hindre DNA reparasjon. I dette prosjektet studerer vi effekten av APIM-peptider i kombinasjonsbehandling med cellegift i ulike prekliniske modeller for blærekreft, prostatakreft og brystkreft, samt forsker på mekanismene som ligger bak de observerte resultatene. Så langt i prosjektet har vi demonstrert og publisert at APIM-peptider sammen med cellegift (mitomycin C) fører til redusert cellevekst i blærekreftcellelinjer og redusert tumorvekt i to ulike ikke-muskel invasive blærekreftmodeller i rotter (PMID: 25500092, førsteforfatterskap). Vi har videre gått til muskel-invasiv blærekreft, og også prekliniske studier her viser redusert cellevekst i blærekreftcellelinjer i kombinasjon med cisplatin, samt redusert tumorvekst i en muskel-invasiv blærekreft modell i rotte. Dette forskningsåret har vi fokusert på hvordan utrykk av gener og metabolomet påvirkes av behandlingen. Så langt viser funnene generelt en nedregulering i uttrykk av gener i celler behandlet med kombinasjon i forhold til kun cisplatin, og spesielt en nedregulering i gener involvert i metabolisme, signalisering og apoptose som gjerne er oppregulert i blærekreftceller. Støttende western blot forsøk som viser en endring i fosforyleringsstatus hos Akt/ERK proteiner, som indikerer endringer i signalisering med kombinasjonsbehandling som ikke finnes ved kun cisplatin behandling. Samtidig er forsøk som ved hjelp av massespektrometri identifiserer aktive kinaser i celler behandlet med cisplatin eller kombinasjonsbehandling med APIM-peptider ferdigstilt. Så langt viser disse resultatene at kombinasjonsbehandlingen fører til en endring i kinomet, og ser ut til å støtte funn fra genekspresjonsanalyser, men videre bearbeiding av resultater gjenstår før konklusjoner kan dras. Hovedfokuset dette forskningsåret har vært på prostatakreft. Her har vi ferdigstilt resultatene fra preklinisk modell i mus hvor vi har observert utviklingen av prostatakreft over tid ved hjelp av MR før og etter behandling med docetaxel og APIM-peptider. Resultatene indikerer redusert prostatavolum etter kombinasjonsbehandling i forhold til kun cellegiftbehandling. Også i humane prostatacellelinjer fører kombinasjonsbehandlingen til økt celledød i forhold til kun docetaxel behandling. Western blot analyser på disse prostata cellelinjene viser en endring i aktiveringstatus til ERK proteiner og apoptose proteiner, som indikerer en endring i signallisering og økt celledød i kombinasjonsbehandlede celler. Genekspresjonsanalyser er også utført, og viser at kombinasjonsbehandlingen påvirker uttrykket av gener som ikke påvirkes av kun cellegiftbehandling, og at genene som påvirkes gjerne er dysregulert i prostatakreft. Dette er lovende funn i forhold til bruk av APIM-peptider i behandling av prostatakreft i kliniske forsøk. Manuskript er ferdigstilt.