Enhanced inhibition of murine prostatic carcinoma growth by immunization with or administration of viable human umbilical vein endothelial cells and CRM197

Vaccination with xenogeneic and syngeneic endothelial cells is effective for inhibiting tumor growth. Nontoxic diphtheria toxin (CRM197), as an immunogen or as a specific inhibitor of heparin-binding EGF-like growth factor, has shown promising antitumor activity. Therefore, immunization with or administration of viable human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) combined with CRM197 could have an enhanced antitumor effect. Six-week-old C57BL/6J male mice were vaccinated with viable HUVECs, 1 x 10(6) viable HUVECs combined with 100 μg CRM197, or 100 μg CRM197 alone by ip injections once a week for 4 consecutive weeks. RM-1 cells (5 x 10(5)) were inoculated by sc injection as a preventive procedure. During the therapeutic procedure, 6-week-old male C57BL/6J mice were challenged with 1 x 10(5) RM-1 cells, then injected sc with 1 x 10(6) viable HUVECs, 1 x 10(6) viable HUVECs + 100 μg CRM197, and 100 μg CRM197 alone twice a week for 4 consecutive weeks. Tumor volume and life span were monitored. We also investigated the effects of immunization with HUVECs on the aortic arch wall and on wound healing. Vaccination with or administration of viable HUVECs+CRM197 enhanced the inhibition of RM-1 prostatic carcinoma by 24 and 29%, respectively, and prolonged the life span for 3 and 4 days, respectively, compared with those of only vaccination or administration with viable HUVECs of tumor-bearing C57BL/6J mice. Furthermore, HUVEC immunization caused some damage to the aortic arch wall but did not have remarkable effects on the rate of wound healing; the wounds healed in approximately 13 days. Treatment with CRM197 in combination with viable HUVECs resulted in a marked enhancement of the antitumor effect in the preventive or therapeutic treatment for prostatic carcinoma in vivo, suggesting a novel combination for anti-cancer therapy.

Cellular and molecular effects of cross reacting material 197 (CRM197) on HT-29 colon cancer cell line

Cross Reacting Material 197(CRM197) is a Diphteria toxin non toxic mutant that had shown anti-tumor activity in mice and humans. CRM197 is utilized as a specific inhibitor of heparin-binding epidermal growth factor (HB-EGF), that competes for the epidermal growth factor receptor (EGFR), overexpressed in colorectal cancer and implicated in its progression. We evaluated the effects of CRM197 on HT-29 human colon cancer cell line behaviour and, for CRM197 recognized ability to inhibit HB-EGF, its possible effects on EGFR activation. In particular, while HT-29 does not show any reduction of viability after CRM197 treatment, or changes in cell cycle distribution, in EGFR localization or activation, they show a change in gene expression profile analyzed by microarray. This is the first study where the CRM197 treatment on HT-29 show the alteration of a specific and selected number of genes.

Espressione della proteina CRM197 in escherichia coli e purificazione mediante cromatografia di affinità

In questo lavoro di tesi sono stati confrontati diversi protocolli per la purificazione della proteina CRM197 mediante cromatografia di affinità a cationi divalenti. Il CRM197 è una variante della tossina difterica caratterizzata da stessa massa molecolare e struttura. A causa di un’unica mutazione (G52E), tale variante è atossica e presenta numerose applicazioni in campo farmaceutico (in particolare nella preparazione di vaccini coniugati). Fino ad ora, per la produzione del CRM197 è stato utilizzato il ceppo originale di derivazione, cioè Corynebacterium diphteriae, e la produzione eterologa nel batterio Escherichia coli ha mostrato notevoli difficoltà. In particolare, mentre è stato possibile definire un valido protocollo di sovraespressione e di estrazione proteica, le fasi successive di purificazione e di refolding (rinaturazione) sono ancora problematiche e causano basse rese finali, ostacolando le prospettive di scale-up su scala industriale. Il CRM197, infatti, per le sue caratteristiche strutturali, come l’elevata percentuale di amminoacidi idrofobici e la presenza di foglietti β esposti al solvente, è suscettibile alla formazione di aggregati insolubili che impone, lungo tutto il processo, il controllo delle interazioni idrofobiche (con agenti denaturanti e/o detergenti). In un precedente lavoro di tesi, è stato sviluppato un protocollo valido per ottenere un’elevata espressione proteica intracellulare. Il primo passaggio di purificazione prevede una cromatografia di affinità su colonna che viene sfruttata anche per eseguire il refolding proteico. Tuttavia, durante la messa a punto di tale processo, sono stati osservati evidenti fenomeni di aggregazione della proteina, oltre all’instaurarsi di legami aspecifici proteina-proteina o proteina-resina cromatografica. In questo lavoro di tesi sono state affrontate alcune problematiche legate a tale passaggio di purificazione per cercare di individuare le condizioni ottimali per ottenere il CRM197 in forma nativa e biologicamente attiva.