Evaluation of the properties of polymer conjugates which specifically bind proteins and can be used in molecular biology

Abstract

V posledních třech desetiletích bylo vloženo značné úsilí do vývoje polymerních konjugátů nízkomolekulárních léčiv. Hlavním důvodem této snahy byla skutečnost, že vytvořené makromolekulární konjugáty mají nejen výhodnější distribuční profil než původní nízkomolekulární léčivo. Při konjugaci má zásadní roli molekulární spojka mezi páteří polymeru a léčivem: spojku je možné vytvořit buď enzymaticky rozložitelnou, nebo odolnou vůči degradačním enzymům. Výběr správného polymerního nosiče je taktéž klíčový, neboť musí splňovat přísné požadavky na biokompatibilitu. Vzniklé makromolekulární konjugáty mají tendenci se akumulovat v solidních nádorech díky efektu nazývanému EPR ("Enhanced Permeability and Retention" efekt). V praxi existuje řada možností využití makromolekulárních konjugátů nízkomolekulárních léčiv. V úvodu této práce jsem shrnul různé práce o kopolymerech poly(N-(2-hydroxypropyl)metakrylamidu (HPMA). V této části práce jsem též stručně představil proteiny experimentálně používané v terapii. Vyvinuli jsme HPMA kopolymery obsahující cílící ligand (inhibitor), afinitní kotvu (biotin) a signalizační prvek (fluorescenční skupina). Pro testování našich HPMA kopolymerů jsme vybrali následující terapeuticky významné proteiny: glutamátkarboxypeptidasa II (membránový marker karcinomu prostaty), HIV-1...

During last three decades, a great effort was invested to the development of polymer conjugates of low molecular drugs with the aim to improve the specific targeting of drugs to diseased tissues, cells and organs. The main reason for this effort was the fact that high molecular weight copolymers have a favourite distribution profile in tissues and organisms. A linker between a polymer backbone and drug has very important role: it is possible to synthesize a biodegradable linker, which can be enzymatically hydrolyzed. Conversely, there is a possibility to synthesize an inert linker, resistant to the hydrolysis. Proper choice of the suitable precursor- polymer is also essential, hence it has to accomplish all of the stringent demands for biocompatibility. Macromolecular polymer-drug conjugates tend to accumulate in solid tumors because of the so called enhanced permeability and retention (EPR) effect. There is a whole range of possible applications of high molecular polymer-drug conjugates. In the introduction part of this thesis, I summarize potential use of drugs based on poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide) (HPMA) copolymers. Moreover, I introduce some therapeutically important proteins used in experimental drug discovery. In our laboratory, we have developed a concept of HPMA copolymers...