Targeted Delivery of Therapeutics into Motor Neurons for Post-exposure Treatment of Botulism
将治疗药物靶向输送至运动神经元,用于肉毒杆菌中毒的暴露后治疗
基本信息
- 批准号:10653914
- 负责人:
- 金额:$ 72.08万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-08-01 至 2026-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Animal ModelAnimalsAntibodiesBacteriaBacterial ToxinsBindingBiological ProductsBioterrorismBotulinum Toxin Type ABotulinum ToxinsBotulismCardiovascular systemCategoriesCaviaCessation of lifeChimeric ProteinsClostridiumCytosolDangerousnessDataDeath RateDevelopmentDiseaseDisease OutbreaksDrug Delivery SystemsDrug KineticsEngineeringFamilyFamily memberHalf-LifeHourHumanIntoxicationLeadMedicalMembraneMethodsModelingMotor NeuronsMusMuscleNeuronsNeurotoxinsParalysedPatientsPharmacodynamicsPopulationProcessProductionProtein EngineeringProteinsRattusReproduction sporesResidual stateResourcesRespiratory FailureRespiratory MechanicsRodentSignal TransductionSpecificityTestingTherapeuticToxic effectToxinToxin ConjugatesTreatment Efficacybotulinum toxin treatmentdesignefficacy validationexhaustfragment Xguinea pig modelimprovedin vivoinnovationmembermotor neuron degenerationnanobodiesneutralizing antibodynovelpharmacokinetics and pharmacodynamicspre-clinicalprotein degradationprototypereceptor bindingsuccesssystemic toxicitytargeted deliverytherapeutic proteintool
项目摘要
Project Summary
The family of bacterial toxins, botulinum neurotoxins (BoNTs), produced by spore-
forming Gram-positive Clostridium bacteria, are the most potent toxins known. They cause the
deadly paralytic disease botulism in humans and animals. These toxins are one of the six most
dangerous potential bioterrorism agents (Category A and Tier 1). They target motor neurons
with extreme specificity, enter the cytosol of neurons, and block neuronal activity, causing
muscle paralysis. A major contributor to the threat of BoNTs is their extremely long half-life
within the cytosol of motor neurons – the toxin resides in the cytosol for 4-6 months in humans
and causes persistent paralysis for months. To date, no therapeutics can inhibit toxins within the
cytosol of neurons.
Here we propose to create an effective post-exposure treatment for this top-priority
bioterrorism agent and deadly bacterial toxins. This treatment is based on modifying a recently
discovered new bacterial toxin BoNT/X and utilizing this engineered protein to deliver a fused
neutralizing antibody against BoNTs into the cytosol of motor neurons. Our extensive
preliminary studies have provided working prototypes, which completely rescue mice from
systemic toxicity of BoNTs in multiple post-exposure models. Here we propose three aims to
further validate our hypothesis by (1) refining the chimeric toxin platform; (2) optimizing the
nanobody cargo against BoNTs; and (3) establishing pharmacokinetic parameters and
validating therapeutic efficacy in both rodent and guinea pig models.
Success of these aims will create an effective post-exposure treatment for a top-priority
bioterrorism agent, and also develop a novel protein-based delivery platform for targeting motor
neurons, thus offering new tools for targeting cytosolic processes and “undruggable” proteins in
neurons.
项目概要
细菌毒素家族,肉毒杆菌神经毒素 (BoNT),由孢子产生
形成革兰氏阳性梭菌,是已知的最有效的毒素。
这些毒素是人类和动物致命的麻痹性疾病肉毒杆菌毒素之一。
危险的潜在生物恐怖主义制剂(A 类和 1 级)它们以运动神经元为目标。
具有极高的特异性,进入神经元的细胞质,并阻断神经元的活动,导致
BoNT 造成肌肉麻痹的一个主要原因是其极长的半衰期。
在运动神经元的细胞质中 – 毒素在人类细胞质中驻留 4-6 个月
并导致持续几个月的瘫痪,迄今为止,没有任何治疗方法可以抑制体内的毒素。
神经元的细胞质。
在此,我们建议针对这一首要任务创建有效的暴露后处理方法
这种治疗方法是基于最近修改的一种生物恐怖剂和致命细菌毒素。
发现了新的细菌毒素 BoNT/X 并利用这种工程蛋白传递融合蛋白
针对 BoNT 的中和抗体进入运动神经元的细胞质。
初步研究已经提供了工作原型,可以将小鼠从
BoNT 在多种暴露后模型中的全身毒性在这里我们提出了三个目标。
通过(1)完善嵌合毒素平台进一步验证我们的假设;(2)优化
针对 BoNT 的纳米抗体货物;以及 (3) 建立药代动力学参数和
在啮齿动物和豚鼠模型中验证治疗效果。
这些目标的成功将为首要任务创造有效的暴露后治疗
生物恐怖主义剂,并开发一种新型的基于蛋白质的靶向电机递送平台
神经元,从而为靶向细胞质过程和“不可成药”的蛋白质提供了新的工具
神经元。
项目成果
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专著数量(0)
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