Développement de nanovecteurs polymériques et lipidiques fonctionnalisés par des anticorps pour cibler des cellules cancéreuses

Development of antibody functionalized polymeric and lipidic nanoparticles for targeting cancer cells

• Auteur / Autrice : Yali Wan
• Direction : Alain Brisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 20/12/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (Bordeaux ; 2007-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Lecommandoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edurne Berra, Jean-Marie Devoisselle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer

Ciblage de gène

Nanoparticules lipidiques

Fonctionnalisation des surfaces (chimie)

Liposomes

Mots clés libres

Polymersome

Liposome

Anx5-ZZ

Herceptine®

Fonctionnalisation

Cellules HER2+

Polymersome

Liposome

Anx5-ZZ

Herceptin®

Functionalization

HER2+ cells

Résumé

Ce travail, qui fait partie d’un projet européen, « NANOTHER », est focalisé sur la fonctionnalisation de nanoparticules polymériques et lipidiques fonctionnalisées par des anticorps Herceptine® pour cibler des cellules du cancer du sein HER2+. Deux stratégies de fonctionnalisation ont été étudiées : une a reposé sur l’utilisation de protéines de fusion, l’Anx5-ZZ, composée d’Annexine A5 et deux domaines Z homologues de la protéine A de Staphylococcus aureus qui peuvent se fixer des anticorps d’une manière orientée par leur fragment cristallisable ; l’autre a porté sur le couplage direct d’anticorps modifiés pour exposer des groupes sulfhydryles aux nanoparticules exposant des groupes maléimides.La première partie concerne le développement d’un agent de ciblage simplifié du complexe l’Anx5-ZZ-anticorps, à savoir l’Anx5-scFv (single-chain variable fragment). Puisque la cible n’avait pas été décidée au début de ce travail, deux scFvs ont été utilisé comme système modèle. L’expression de protéines de fusion a été essayée chez Escherichia Coli avec différentes constructions de protéines de fusion, différentes conditions d’expression et différentes souches bactériennes. Toutes les protéines sont soient agrégées soient non surexprimées.La deuxième partie consiste à fonctionnaliser les polymersomes par l’Herceptine® via l’Anx5-ZZ. D’abord, nous avons validé une méthode de modification de la surface de polymersome pour présenter des groupes maléimides. Ensuite, le couplage covalent de l’Anx5(SH)-ZZ aux polymersomes-maléimide a été réalisé et quantifié. Nous avons obtenu maximum 30 Anx5-ZZ par polymersome. Puis, la liaison d’affinité d’anticorps aux polymersomes-Anx5-ZZ a été caractérisée, réalisée et quantifiée. Pour 30 Anx5-ZZ par polymersome, nous avons 60 Herceptine® par polymersome. Cependant, l’efficacité de ciblage de ces systèmes est très faible.La troisième partie consiste à fonctionnaliser les liposomes par l’Herceptine® via couplage direct. Tout d’abord, la modification de l’Herceptine® pour présenter des groupes SH a été caractérisée et contrôlée. Ensuite, le couplage covalent d’Herceptine®-SH aux liposomes-maléimides a été réalisé et quantifié. L’étude de ciblage montre que les liposomes fonctionnalisés par une molécule d’Herceptine® sont capable de cibler les cellules HER2+.

This work, which is part of a European project "NANOTHER", focus on the functionalization of polymeric and lipidic nanoparticles by Herceptin® to target HER2+ cancer cells. Two functionalization strategies were studied: one was based on the use of a fusion protein, Anx5-ZZ, composed of Annexin A5 and two Z domains which are homologous with the protein A of Staphylococcus aureus that can bind antibodies by their crystallizable fragment in a oriented way; the other focused on the direct coupling of modified antibodies exposing sulfhydryl groups to nanoparticles exposing maleimid groups.The first part concerns the development of a targeting agent simplified from the Anx5-ZZ-antibody complex, namely Anx5-scFv (single-chain variable fragment). Since the target had not been decided at the beginning of this work, two scFvs were used as model system. The expression of fusion proteins was tested in Escherichia coli with different fusion protein constructions, different expression conditions and different bacterial strains. All proteins are either aggregated or non-overexpressed.The second part is to functionalize the polymersomes by Herceptin® via Anx5-ZZ. First, we validated a method for modifying the surface of polymersome to expose maleimid groups. Then, the covalent coupling of Anx5(SH)-ZZ to polymersomes-maleimid was performed and quantified. We obtained maximum 30 Anx5-ZZ per polymersome. Then, the affinity binding of antibodies to polymersomes-Anx5-ZZ was characterized, performed and quantified. For 30 Anx5-ZZ per polymersome, we have 60 Herceptin® per polymersome. However, the targeting efficiency of this system is very low.The third part consists in functionalizing the liposomes by Herceptin® via direct coupling. Firstly, the modification of Herceptin® to expose SH groups was characterized and controlled. Then, the covalent coupling of Herceptin®-SH to liposomes exposing maleimid groups was performed and quantified. The targeting study shows that liposomes functionalized with one Herceptin® are able to target HER2+ cells.