[en] Endometrial cancer (EC) is the most common cancer in the female genital tract, and the third leading cancer in European women. Its five-year survival is of a 56% or 20% when locoregional or distal metastasis occur, respectively. Thus, there's an unmet medical need calling for developing new therapeutic approaches that improve current treatment by achieving a higher inhibition of metastatic dissemination, as well as a significant reduction of its associated systemic toxicity. In collaboration with the Nanobiotechnology group at Universitat Autònoma de Barcelona, our group has developed self-assembling protein nanoparticles, based on T22-GFP-H6 design and structure, to specifically target cells which express chemokine receptor CXCR4 (CXCR4+ cells). This receptor is overexpressed in EC tumor tissue. Immunohistochemical analysis of tumor biopsies from 79 EC patients showed its overexpression in more than 90% of the cases, with predominantly membrane localization. This suggests CXCR4 could be a good therapeutic target in this tumor type, which could be treated using therapeutic nanoparticles targeted to CXCR4+ cells. For the preclinical development of our nanoparticles, we generated new CXCR4+ EC cell lines, which also overexpressed luciferase to allow cell tracking. Among them, we selected the CXCR4+ AN3CA cell line to develop xenograft models of subcutaneous and orthotopic implantation, in Swiss nude or NSG mice, respectively. Our orthotopic models mimicked the clinicopathological features of EC in advanced stages, having a rate of tumor implantation and metastasis development of 100%. Moreover, CXCR4 overexpression showed a large effect on metastatic dissemination. Our nanocarrier, T22-GFP-H6, showed a high and CXCR4-dependent internalization, especially in the AN3CA cell line, without associated cytotoxicity. Moreover, in our subcutaneous model, it was mainly uptaken by CXCR4+ cells in the tumor, reaching its peak after 5 hours from administration. Non-tumor organs showed no histopathological alterations or nanoparticle accumulation. Besides, a screening of multiple nanoparticles carrying different therapeutic agents identified those incorporating bacterial toxins, T22-DITOX-H6 and T22-PE24-H6, as the ones exerting a higher cytotoxic effect in CXCR4+ AN3CA cell line. This effect was CXCR4-dependent and mediated by apoptosis induction, a cell death mechanism that was also confirmed in our subcutaneous model after the intravenous administration of the nanotoxins. In addition, the repeated administration of both nanotoxins in the same model, achieved inhibition of tumor growth, leading to increased mice survival in the absence of side toxicity or nanoparticle accumulation in non-tumor organs. Finally, we used T22-DITOX-H6, which showed the highest antitumor effect, on a repeated dose schedule, to assess its antimetastatic effect on our orthotopic CXCR4+ model. This nanotoxin inhibited the development of peritoneal, lymph node, liver and lung metastasis. Regarding hematogenous metastasis, it dramatically reduced both the number and the area of metastatic foci in liver, as well as the percentage of the area occupied by metastatic cells in the lung. This powerful antitumor effect was exerted at a low dosage, without systemic toxicity. To sum up, our nanoparticle T22-DITOX-H6 shows many advantages over other oncological therapies, including its active targeting to CXCR4+ cells, its nanometric size, and its proteic nature, as well as its unique mechanism of action, inhibiting protein synthesis. All of these nanoparticle properties lead to a high antineoplastic effect in the absence of systemic toxicity. We believe this nanoparticle could represent an excellent therapeutic approach for CXCR4+ EC patients with an advance stage, high risk of progression or recurrent tumors, once after its appropriate preclinical development, since no effective treatments are currently available.

[es] El cáncer de endometrio (CE) es el más frecuente de los tumores infiltrantes del tracto genital femenino, y el tercer cáncer más prevalente entre las mujeres europeas. La supervivencia a cinco años es del 56% si existen metástasis regionales, y de solo el 20% si las metástasis son distales. Es necesario desarrollar nuevas estrategias terapéuticas que mejoren el tratamiento actual para conseguir una mayor inhibición de la diseminación metastática, así como una reducción significativa de su toxicidad sistémica asociada. En colaboración con el grupo de Nanobiotecnología de la Universidad Autónoma de Barcelona, nuestro grupo ha desarrollado nanopartículas proteicas autoensamblables, basadas en el diseño y la estructura T22-GFP-H6, dirigidas específicamente a células con expresión del receptor de quimiocinas CXCR4 (células CXCR4+). Este receptor está sobreexpresado en tejido tumoral de CE. El análisis por inmunohistoquímica de biopsias tumorales de una cohorte de 79 pacientes afectadas de CE demostró sobreexpresión de CXCR4 en más del 90% de los casos, con un patrón predominantemente membranal. Esto sugiere que podría ser una buena diana terapéutica en este tipo tumoral, siendo susceptible de ser tratado con nanopartículas terapéuticas dirigidas a células tumorales CXCR4+. Para la evaluación preclínica de las nanopartículas, generamos nuevas líneas de CE con sobreexpresión de CXCR4 y de luciferasa. De entre ellas, seleccionamos la línea AN3CA CXCR4+ para el desarrollo de modelos xenógrafos de implantación subcutánea, en ratones Swiss nude, y ortotópica, en NSG. Este último modelo replicó las características clinicopatológicas del CE en estadios avanzados, con una tasa de implantación de tumor primario y desarrollo de metástasis distales en el 100% de los animales. También demostramos que la sobreexpresión de CXCR4 ejerció un gran efecto en el aumento de la diseminación metastática. El nanotransportador T22-GFP-H6 demostró una gran eficiencia de internalización y dependencia de CXCR4 en ausencia de citotoxicidad in vitro. En el modelo subcutáneo, se biodistribuyó principalmente en el tejido tumoral, CXCR4+, con un pico de fluorescencia a las 5 horas tras la administración, sin observarse acumulación o alteraciones histopatológicas en órganos no tumorales. Por otro lado, tras un cribaje de diversas nanopartículas portadoras de distintos agentes terapéuticos, observamos que las que incorporaban toxinas bacterianas, T22-DITOX-H6 y T22-PE24-H6, ejercían en la línea AN3CA CXCR4+ un gran efecto citotóxico, dependiente de CXCR4 y mediado por inducción de apoptosis. Esta vía de muerte celular fue confirmada en el modelo subcutáneo CXCR4+ tras la administración de las nanotoxinas. También demostramos que ambas, administradas a dosis repetidas en el modelo subcutáneo, inhibían el crecimiento tumoral, aumentando la supervivencia de los ratones, en ausencia de toxicidad sistémica y de acumulación en órganos no tumorales. Por último, T22-DITOX-H6, con mayor efecto antitumoral en el modelo subcutáneo, fue administrada a dosis repetidas también en el modelo ortotópico CXCR4+, demostrando inhibir el desarrollo de metástasis peritoneales, linfáticas y hematógenas. Disminuyó drásticamente tanto el número como el área de los focos metastáticos en hígado, así como el porcentaje de pulmón invadido por células tumorales. Este potente efecto antimetastático tuvo lugar a una dosificación baja y en ausencia de toxicidad sistémica. Nuestra nanopartícula T22-DITOX-H6 muestra múltiples ventajas respecto a otras terapias oncológicas, en cuanto a su direccionamiento activo a células CXCR4+, su tamaño nanométrico, y su naturaleza proteica, así como su singular mecanismo de acción. Todo ello conlleva un elevado efecto antineoplásico en ausencia de toxicidad sistémica. Creemos que esta nanopartícula puede ser un excelente abordaje terapéutico,tras el pertinente desarrollo preclínico, contribuyendo a solucionar la falta de tratamiento efectivo para las pacientes de CE CXCR4+ avanzado, recurrente o con alto riesgo de recaída.