Synthese von tumorassoziierten Glycopeptiden basierend auf der epithelialen Struktur des MUC1

Abstract

In epithelialen Tumorzellen zeigen Membranglycoproteine ein charakteristisch verändertes Glycosylierungsmuster, das durch eine veränderte Aktivität von Glycosyltransferasen hervorgerufen wird. Diese veränderte Aktivität führt zur Expression von stark verkürzten und frühzeitig sialylierten Kohlenhydratseitenketten der mucinartigen Glycoproteine auf Tumorzellen, welche als tumorassoziierte Antigene bezeichnet werden. Die tumorassoziierten Peptidepitope stellen eine wichtige Zielstruktur für eine potentielle selektive Immuntherapie dar. Das Ziel ist es, dass das Immunsystem zwischen den tumorassoziierten und den normal exprimierten Glycoproteinen unterscheiden kann, und damit in der Lage ist, eine selektiv gegen Tumorzellen gerichtete Immunantwort auszulösen. Daher ist eine Synthese von strukturell exakt definierten synthetischen Glycopeptiden und deren Einbau in Vakzine ein entscheidender Schritt für eine angestrebte Immuntherapie gegen Krebs. Ein Ziel dieser Arbeit war in diesem Zusammenhang die Synthese exakt definierter tumorassoziierter Glycopeptide, wobei Peptide aus der Tandem Repeat-Domäne des MUC1 synthetisiert wurden. Die verschiedenen Saccharidantigene wurden als glycosylierte Aminosäurebausteine in die immundominante Domäne der MUC1-Peptidsequenz eingebaut (TN-Antigen sowie das Sialyl-TN-Antigen, das (2,6)-Sialyl-T- und das (2,3)-Sialyl-T-Antigen). Zum einen wurden die MUC1-Glycopeptide anschließend über einen nicht immunogenen Triethylenglycol-Spacer an Carrier-Proteine wie Ovalbumin-OVA323-339-Sequenz und Rinderserumalbumin (BSA) konjugiert, so dass potenzielle Tumorvakzine erhalten wurden. Diese wurden in ersten ELISA-Experimenten untersucht und haben gezeigt, dass mit den synthetischen Glycopeptidantigenen feine Strukturunterschiede immunologisch differenziert werden können, was für die Unterscheidung zwischen Tumorzellen und gesunden Zellen bedeutsam ist. \r\nFür Immunisierungen ohne Freunds Adjuvanz wurde der TLR2-Agonist Pam3CSKKKK synthetisiert, der in einer Fragmentkondensation mit einem OVA-Spacer-MUC1-Glycopeptid konjugiert wurde. Die immunologischen Evaluierungen stehen noch aus.\r\n\r\n

Glycoproteins presented on the surface of many epithelial cells show a characteristic differenciated pattern. This is due to a down-regulation of certain glycosyltransferases and concomittant overexpression of sialyl transferases. As a result, glycoproteins contain shorter saccharides and lead to the tumor-associated antigens. These peptide epitopes are interesting target structures for a potential tumor-selective immunostimulating antigens. The aim of this doctoral thesis is the synthesis of glycopeptides of the tumor-associated mucin MUC1. The extracellular domain of MUC1 consists of tandem repeats comprising 20 amino acids including a peptid motif PDTRAP, which presents the immunodominant domain. Glycopeptide partial structures of the tandem repeat domains of MUC1, carrying TN-Antigen, Sialyl-TN-Antigen, (2,6)-Sialyl-T- and (2,3)-Sialyl-T-Antigen in the immunodominant domain, were synthesized. The tumor-associated MUC1 glycopeptide antigen is combined with a T-cell epitop of ovalbumin-OVA323-339 and bovine serum albumin (BSA) using a flexible spacer to result the conjugate. The potential tumor vaccines are tested in enzyme-linked immunosorbant assays (ELISA). It was shown in ELISA-experiments that the completely synthesized glycopeptide antigens are able to differentiate immunological small structural variations, which is important for the differentiation between healthy and malignant cells.\r\nFor immunizations without Freunds’s adjuvant the TLR2 agonist Pam3CSKKKK was synthesized and combined in a fragment condensation with an OVA-spacer-MUC1-glycopeptide.\r\n\r\n