Development of a brain-penetrant formulation of SN-38 using shuttle peptides for the treatment of pediatric high-grade gliomas

Abstract

[eng] Drug delivery to the brain remains a significant challenge due to the integrity of the blood-brain barrier (BBB), which protects the brain tissue. In this study, we present the design and preclinical development of a novel drug delivery system for the treatment of pediatric high-grade gliomas. The new medicine, named G2B-002, is based on the solubilization and load of the insoluble but highly cytotoxic topoisomerase I inhibitor, SN-38 lactone, into micelles incorporating the blood brain barrier shuttle peptide MiniAp4. By leveraging on the properties of the MiniAp4 peptide, we evaluated the pharmacokinetic profile of G2B-002 in brain, cerebrospinal fluid and plasma, and its antitumor activity in pediatric CNS and extra-CNS orthotopic and subcutaneous tumor models. Our findings demonstrate that systemically administered G2B-002 crosses the BBB and delivers biologically active amounts of SN-38 lactone to the brain parenchyma, resulting in robust antitumor activity against orthotopic xenografts of pediatric high-grade pediatric glioma, specifically diffuse midline gliomas. These pathologies lack of an effective treatment, making our findings suitable for clinical translation.

[cat] L'administració de fàrmacs al cervell continua sent un repte significatiu a causa de la integritat de la barrera hematoencefàlica (BHE), que protegeix el teixit cerebral. En aquest estudi, presentem el disseny i el desenvolupament preclínic d’un nou sistema d’administració de fàrmacs per al tractament dels gliomes pediàtrics d’alt grau.

El nou medicament, anomenat G2B-002, es basa en la solubilització i càrrega de l’inhibidor de la topoisomerasa I, SN-38 lactona, un compost insoluble però altament citotòxic, en micel·les que incorporen el pèptid transportador de la barrera hematoencefàlica MiniAp4. Aprofitant les propietats del pèptid MiniAp4, hem avaluat el perfil farmacocinètic de G2B-002 en cervell, líquid cefalorraquidi i plasma, així com la seva activitat antitumoral en models tumorals pediàtrics ortotòpics i subcutanis del sistema nerviós central (SNC) i fora d’aquest.

Els nostres resultats demostren que l’administració sistèmica de G2B-002 travessa la BHE i transporta quantitats biològicament actives de SN-38 lactona fins al parènquima cerebral, produint una activitat antitumoral potent contra xenotransplantaments ortotòpics de gliomes pediàtrics d’alt grau, específicament els gliomes difusos de la línia mitjana. Aquestes patologies manquen d’un tractament efectiu, fet que fa que els nostres resultats siguin adequats per a la seva translació clínica.