Hydroxamate-based therapy to target T cell homing in IDDM

IDDM 中基于异羟肟酸盐的靶向 T 细胞归巢疗法

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Our goal is to block the progression of insulin-dependent diabetes mellitus (type I diabetes; IDDM) by using small molecule hydroxamate inhibitors (MMPIs). Hyaluronan-binding CD44 is an adhesion and signaling receptor. The reciprocal relationship between cell surface-associated CD44 and membrane-type 1 matrix metalloproteinase (MT1-MMP) is essential for both efficient adhesion and for transendothelial migration of T killer cells into the islets of Langerhans. After penetration into the islets, cytotoxic T cells cause the destruction of insulin-producing p cells. We have demonstrated that MT1-MMP proteolysis is a key factor in the dynamic regulation of T cell CD44 and the subsequent islet-specific homing of diabetogenic IS-CD8* T killer cells. Inhibitor-induced changes in the reciprocal relationship between MT1-MMP and CD44 interfere with adhesion, transmigration and homing of T killer cells to the pancreas, and cause a significant delay in the onset of diabetes in NOD mice. This rodent model develops a disease closely resembling human IDDM. We will extend our findings and develop a cost-efficient and reliable in vivo strategy to inhibit MT1-MMP proteolysis of T cell CD44 by using existing and available, non-toxic hydroxamate MMPIs. These MMPIs have been tested in cancer patients, proved to be non-toxic and are readily available from major pharmaceutical companies. We hypothesize that the inhibition of MT1-MMP proteolysis of T cell CD44 by low dosages of MMPIs is a novel, highly promising approach and improved therapy of IDDM. Our approach is soundly based on our extensive and in-depth knowledge of MMPs and, especially, on our understanding of the functional role of the MT1-MMP/CD44 interactions in cancer and diabetes. As a "proof-of-principal" we will test the available hydroxamates GM6001 and AG3340. As a control, we will use the non-hydroxamate SB3CT thiol inhibitor that is potent against MMP-2 and MMP-9 but it is not effective against MT1-MMP. Our specific aims are: (1) To determine the physiological impact of the MT1-MMP proteolysis of T cell CD44 on the adhesion and migration of IS-CD8* T killer cells, (2) To validate the pharmacological value of the small molecule antagonists of MT1-MMP (the hydroxamates GM6001 and AG3340, and the thiol compound SB3CT) in a rodent model of adoptive transfer of diabetes, and (3) To validate the pharmacological value of the small molecule antagonists of MT1-MMP (the hydroxamates GM6001 and AG3340, and the thiol compound SB3CT) in pre-diabetic and freshly diseased NOD mice. We strongly believe that the results of our experimental program will lead to the development of new and effective anti-diabetic therapies for IDDM patients.
描述(由申请人提供):我们的目标是通过使用小分子异羟肟酸抑制剂(MMPI)来阻止胰岛素依赖型糖尿病(I 型糖尿病;IDDM)的进展。透明质酸结合 CD44 是一种粘附和信号传导受体。细胞表面相关 CD44 和膜 1 型基质金属蛋白酶 (MT1-MMP) 之间的相互关系对于 T 杀伤细胞的有效粘附和跨内皮迁移至朗格汉斯岛至关重要。细胞毒性 T 细胞渗透到胰岛后,会破坏产生胰岛素的 p 细胞。我们已经证明,MT1-MMP 蛋白水解是 T 细胞 CD44 动态调节以及随后致糖尿病 IS-CD8* T 杀伤细胞的胰岛特异性归巢的关键因素。抑制剂诱导的 MT1-MMP 和 CD44 之间相互关系的变化会干扰 T 杀伤细胞向胰腺的粘附、迁移和归巢,并导致 NOD 小鼠糖尿病的发病显着延迟。这种啮齿动物模型会产生一种与人类 IDDM 非常相似的疾病。我们将扩展我们的发现并开发一种经济有效且可靠的体内策略,通过使用现有的和可用的无毒异羟肟酸 MMPI 来抑制 T 细胞 CD44 的 MT1-MMP 蛋白水解。这些 MMPI 已经在癌症患者中进行了测试,被证明是无毒的,并且可以从主要制药公司轻松获得。我们假设低剂量的 MMPI 抑制 T 细胞 CD44 的 MT1-MMP 蛋白水解是一种新颖的、非常有前途的方法,也是 IDDM 的改进疗法。我们的方法完全基于我们对 MMP 的广泛而深入的了解,特别是我们对 MT1-MMP/CD44 相互作用在癌症和糖尿病中的功能作用的理解。作为“原理证明”,我们将测试现有的异羟肟酸盐 GM6001 和 AG3340。作为对照,我们将使用非异羟肟酸酯 SB3CT 硫醇抑制剂,该抑制剂对 MMP-2 和 MMP-9 有效,但对 MT1-MMP 无效。我们的具体目标是:(1) 确定 T 细胞 CD44 的 MT1-MMP 蛋白水解对 IS-CD8* T 杀伤细胞的粘附和迁移的生理影响,(2) 验证小分子拮抗剂的药理价值MT1-MMP(异羟肟酸盐 GM6001 和 AG3340,以及硫醇化合物 SB3CT)在糖尿病过继转移的啮齿动物模型中的作用,以及(3)验证 MT1-MMP 小分子拮抗剂(异羟肟酸盐 GM6001 和 AG3340,以及硫醇化合物 SB3CT)在糖尿病前期和新患病 NOD 小鼠中的药理学价值。我们坚信,结果 我们的实验计划将为 IDDM 患者开发新的有效的抗糖尿病疗法。

项目成果

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