Preclinical development of anti-NG2/CSPG4 isoform-specific antibodies as theranostic agents for solid tumours

Abstract

NG2/CSPG4 è un proteoglicano (PG) transmembrana dalle caratteristiche uniche, noto per mediare le interazioni tra le cellule tumorali e il loro microambiente, aumentando la loro aggressività e facilitando la progressione del tumore. È stato inizialmente identificato sulla superficie delle cellule del melanoma cutaneo e successivamente la sua (sovra)espressione è stata riscontrata in una gamma più ampia di tumori solidi ed ematologici. A causa delle sue molteplici attività promuoventi la progressione tumorale e della sua abbondante espressione sulle cellule neoplastiche, tale PG rappresenta un promettente agente teranostico che si presta allo sviluppo di differenti approcci immunoterapeutici per il suo targeting diretto o indiretto. Il presente studio ha avuto lo scopo di approfondire la caratterizzazione di una libreria completa di anticorpi monoclonali (mAb) anti-NG2/CSPG4 precedentemente generati nel nostro laboratorio e valutare la loro attività antitumorale esplorandone le presunte proprietà teranostiche in vivo. I nostri risultati hanno dimostrato che diversi mAb sono in grado di interferire con i processi cellulari dipendenti da NG2/CSPG4, come l'adesione e la migrazione cellulare. Inoltre, l'esposizione delle cellule tumorali ai mAbs anti-NG2/CSPG4 sembra influenzare la sopravvivenza cellulare mediante l'induzione dell'apoptosi e la modulazione dei flussi autofagici. Gli studi in vivo hanno evidenziato la capacità degli mAb di ridurre la crescita tumorale e la loro potenziale utilità per l'imaging in vivo non invasivo di lesioni tumorali. Questa caratteristica, insieme all'attività funzionale degli anticorpi mostrata in vitro e in vivo, ha portato all'identificazione di almeno un anticorpo con caratteristiche teranostiche promettenti.

NG2/CSPG4 is a unique, surface-associate proteoglycan (PG) known to mediate interplays between cancer cells and their microenvironment, and thereby to increase their aggressiveness and tumour progression. It was firstly identified on the surface of cutaneous melanoma cells and afterwards is found to be (over)expressed in a broader range of solid and haematological tumors. Due to its multivalent tumour-promoting activities and its abundant expression on aggressive cancer cells, the PG represents a promising theranostic agent and has further encouraged the developing of a multiplicity of immunotherapeutic approaches for its direct or indirect targeting. The present study aimed at further characterizing a comprehensive library of anti- NG2/CSPG4 monoclonal antibodies previously generated in the laboratory and approach their anti-tumor applicability by exploring their putative theranostic properties in vivo. Our findings proved that several mAbs are capable of interfering with NG2/CSPG4-dependent cellular processes, such as cell adhesion and migration. Further, exposure of cancer cells to anti-NG2/CSPG4 mAbs seems to affect cell survival by induction of apoptosis and modulation of the autophagic fluxes. In vivo studies highlighting the ability of the antibodies to reduce tumor growth and their potential value as candidates for non-invasive in vivo imaging of tumor lesions. This feature, together with the functional activity of the antibodies in vitro and in vivo, has led to the identification of least one antibody with promising theranostic characteristics.