Personalizing EPR-mediated passive drug targeting to tumors using non-invasive imaging

使用非侵入性成像个性化 EPR 介导的被动药物靶向肿瘤

基本信息

项目摘要

Nanomedicines are 1-100 nm-sized carrier materials designed to improve the biodistribution of i.v. administered (chemo-) therapeutic agents. By delivering drugs more specifically to pathological sites, and by at the same preventing them from accumulating in potentially endangered healthy tissues, nanomedicines aim to improve the balance between efficacy and the toxicity of systemic (chemo-) therapeutic interventions. The vast majority of (pre-) clinically used nanomedicines rely on the Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect for enabling effective and selective drug delivery, and they have been primarily used for facilitating drug targeting to tumors. The EPR effect, however, is a relatively poorly understood and highly variable (patho-) physiological phenomenon, which varies substantially from patient to patient, and from tumor (model) to tumor (model). To better understand the EPR effect, to preselect patients likely to respond to EPR-targeted nano-chemotherapeutic interventions, and to thereby individualize and improve passively tumor-targeted nanomedicine treatments, we here propose to I) use anatomical, functional and molecular imaging techniques to identify image-able vascular parameters correlating with EPR; and to II) use theranostic constructs and concepts to demonstrate that the degree of EPR-mediated drug targeting correlates with therapeutic efficacy. Regarding the former, we will use anatomical µCT, functional MRI and molecular US, to quantitatively characterize the tumor vasculature in five different tumor models (known to differ significantly in aggressiveness and angiogenic profile), and we will correlate image-able vascular parameters with the EPR-mediated tumor accumulation of fluorophore-labeled polymers (5 nm), micelles (50 nm) and liposomes (100 nm). These clinically relevant carrier materials will be double-labeled with a near-infrared dye and with a standard fluorophore, to enable in vivo µCT-FMT imaging of overall tumor accumulation, and ex vivo two-photon laser scanning microscopy analysis of tumor penetration and intratumoral distribution. Regarding the latter, these prototypic and image-guided nanomedicines with be further functionalized with doxorubicin, to demonstrate - for the first time - that the degree of EPR-mediated tumor accumulation correlates with antitumor efficacy, and that inter- and intra-individual differences in tumor accumulation can be used to predict the outcome of passively tumor-targeted nanomedicine treatment. Together, these efforts will I) provide quantitative imaging information of the vascular parameters contributing to EPR; II) improve our mechanistic understanding of the EPR effect; III) provide pioneering proof-of-principle demonstrating that the degree EPR-mediated drug targeting correlates with therapeutic efficacy; and IV) substantially contribute to the realization of personalized and improved nanomedicine treatment.
纳米药物是1-100 nm大小的载体材料,旨在改善静脉注射(化学)治疗剂的生物分布。通过将药物更特异性地递送到病理部位,并同时防止它们在潜在危险的健康组织中积累,纳米医学旨在改善全身(化学)治疗干预的疗效和毒性之间的平衡。绝大多数(预)临床使用的纳米药物依赖于增强的渗透性和保留(EPR)效应,以实现有效和选择性的药物递送,并且它们主要用于促进药物靶向肿瘤。然而,EPR效应是一种相对知之甚少且高度可变的(病理)生理现象,其在患者与患者之间以及在肿瘤(模型)与肿瘤(模型)之间变化很大。为了更好地理解EPR效应,预选可能对EPR靶向纳米化疗干预有反应的患者,从而个性化和改善被动肿瘤靶向纳米药物治疗,我们在这里提出:I)使用解剖学、功能和分子成像技术来识别与EPR相关的可成像血管参数;和II)使用治疗诊断学构建体和概念来证明EPR介导的药物靶向程度与治疗功效相关。对于前者,我们将使用解剖学µCT、功能性MRI和分子US来定量表征五种不同肿瘤模型中的肿瘤血管系统(已知在侵袭性和血管生成方面显着不同),并且我们将使可成像的血管参数与荧光团标记的聚合物(5纳米)、胶束(50纳米)和脂质体(100纳米)的EPR介导的肿瘤积聚相关。这些临床相关的载体材料将用近红外染料和标准荧光团进行双标记,以实现整体肿瘤蓄积的体内µCT-FMT成像,以及肿瘤渗透和肿瘤内分布的离体双光子激光扫描显微镜分析。关于后者,这些原型和图像引导的纳米药物将进一步用阿霉素功能化,以首次证明EPR介导的肿瘤累积的程度与抗肿瘤功效相关,并且肿瘤累积的个体间和个体内差异可用于预测被动肿瘤靶向纳米药物治疗的结果。总之,这些努力将I)提供有助于EPR的血管参数的定量成像信息; II)提高我们对EPR效应的机械理解; III)提供开创性的原理证明,证明EPR介导的药物靶向程度与治疗功效相关;以及IV)实质上有助于实现个性化和改进的纳米医学治疗。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sonoporation enhances liposome accumulation and penetration in tumors with low EPR.
Tumor targeting via EPR: Strategies to enhance patient responses.
  • DOI:
    10.1016/j.addr.2018.07.007
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.1
  • 作者:
    Golombek SK;May JN;Theek B;Appold L;Drude N;Kiessling F;Lammers T
  • 通讯作者:
    Lammers T
Micro-CT imaging of tumor angiogenesis: quantitative measures describing micromorphology and vascularization.
  • DOI:
    10.1016/j.ajpath.2013.10.014
  • 发表时间:
    2014-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Ehling, Josef;Theek, Benjamin;Gremse, Felix;Baetke, Sarah;Moeckel, Diana;Maynard, Juliana;Ricketts, Sally-Ann;Gruell, Holger;Neeman, Michal;Knuechel, Ruth;Lederle, Wiltrud;Kiessling, Fabian;Lammers, Twan
  • 通讯作者:
    Lammers, Twan
Fluorophore labeling of core-crosslinked polymeric micelles for multimodal in vivo and ex vivo optical imaging.
  • DOI:
    10.2217/nnm.14.170
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shi Y;Kunjachan S;Wu Z;Gremse F;Moeckel D;van Zandvoort M;Kiessling F;Storm G;van Nostrum CF;Hennink WE;Lammers T
  • 通讯作者:
    Lammers T
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Fabian Kiessling其他文献

Professor Dr. Fabian Kiessling的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Fabian Kiessling', 18)}}的其他基金

Development of Motion-Model Ultrasound Localization Microscopy to Support Breast Cancer Diagnosis and Therapy Monitoring in Patients
开发运动模型超声定位显微镜以支持乳腺癌诊断和患者治疗监测
  • 批准号:
    233312120
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Entwicklung und Erprobung multimodaler molekularer Proben für die in vivo Charakterisierung der Stabilität atherosklerotischer Plaques
用于动脉粥样硬化斑块稳定性体内表征的多模式分子样品的开发和测试
  • 批准号:
    170386255
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Optimierung von E-Selektin spezifischen Ultraschallkontrastmitteln und deren Nachweis in experimentellen Mammakarzinomen mit quantitativen Ultraschalltechniken
E-选择素特异性超声造影剂的优化及其在实验性乳腺癌中使用定量超声技术的检测
  • 批准号:
    157638599
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Ausrichtung der Exzellenzakademie Medizintechnik über Molekulare Bildgebung
卓越医学技术学院分子影像方向
  • 批准号:
    163729647
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Vergleich von fluoreszenzbasierter Bildgebung und Volumen-CT und MRT für das Staging und Therapiemonitoring experimenteller Kolonkarzinome und Multipler Myelome
荧光成像与体积 CT 和 MRI 对实验性结肠癌和多发性骨髓瘤分期和治疗监测的比较
  • 批准号:
    47141331
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Development of Fluorescent and Magnetic Dual-Functional Probes for Molecular Imaging of Prostate Cancers
开发用于前列腺癌分子成像的荧光和磁性双功能探针
  • 批准号:
    5436487
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Understanding and monitoring renal microvascular remodeling in CKD by super-resolution ultrasound.
通过超分辨率超声了解和监测 CKD 肾微血管重塑。
  • 批准号:
    459589123
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Clinical Research Units
Imaging in the context of 3R: chances and threats
3R 背景下的成像:机遇与威胁
  • 批准号:
    329693114
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units

相似国自然基金

具“类分子”过渡金属活性位点的光还原异相催化剂的EPR机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于EPR制度内涵的我国制造业产业链低碳发展模式及推进机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    45 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于细胞内测定蛋白质结构变化与稳定性的NMR与EPR方法—新型顺磁标记路线与应用
  • 批准号:
    22161142018
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    200.00 万元
  • 项目类别:
高压LiCoO2的固体NMR与EPR研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于细胞内测定蛋白质结构变化与稳定性的NMR与EPR方法—新型顺磁标记路线与应用
  • 批准号:
    2211101042
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.00 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
基于细胞内测定蛋白质结构变化与稳定性的NMR与EPR方法-新型顺磁标记路线与应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    200 万元
  • 项目类别:
EPR量子关联新型判据及其应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于trityl自由基的高灵敏高特异氢过硫化物EPR探针的开发及性能研究
  • 批准号:
    32000881
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
分子筛催化剂上低碳烷烃转化的的固体NMR及EPR谱学研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
EPR约束下退役动力电池回收的闭环协同机制及政策调适研究
  • 批准号:
    72074078
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Increasing sustainability at the EPR NRF
提高 EPR NRF 的可持续性
  • 批准号:
    EP/Z530670/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Modernization of an existing X-band EPR spectrometer
现有 X 波段 EPR 光谱仪的现代化改造
  • 批准号:
    534394762
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Toward High Intensity Forbidden EPR Transitions In Bimetallic Complexes
双金属配合物中高强度禁止的 EPR 转变
  • 批准号:
    2419767
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
PET/EPR機能イメージング法による悪性腫瘍の早期診断法の開発
PET/EPR功能显像方法开发恶性肿瘤早期诊断方法
  • 批准号:
    24K10558
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
可搬型生体用デジタルEPRイメージングシステムの開発
便携式生物医学数字EPR成像系统的研制
  • 批准号:
    23K20938
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
EPR・X線による深海および南極海微生物由来酵素の高活性・高安定性機構の解明
利用 EPR 和 X 射线阐明深海和南极微生物酶的高活性和高稳定性机制
  • 批准号:
    23K26836
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Toward High Intensity Forbidden EPR Transitions In Bimetallic Complexes
双金属配合物中高强度禁止的 EPR 转变
  • 批准号:
    2246814
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
EPR-effect driven tumor delivery of multifunctional boron nanomedicine for neutron capture therapy
EPR效应驱动的多功能硼纳米药物的肿瘤递送用于中子捕获治疗
  • 批准号:
    22KF0311
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Creating an EPR Data Sandbox to drive circularity in UK fashion
创建 EPR 数据沙箱以推动英国时尚的循环发展
  • 批准号:
    10062267
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
EPR・X線による深海および南極海微生物由来酵素の高活性・高安定性機構の解明
利用 EPR 和 X 射线阐明深海和南极海洋微生物酶的高活性和高稳定性机制
  • 批准号:
    23H02143
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了