Thérapie ciblée des glioblastomes via l'internalisation d'une toxine grâce à des biopolymères dirigés à la surface des cellules cancéreuses

Glioblastoma targeted therapy approaches based on toxin internalization via cell surface directed biopolymers

• Auteur / Autrice : Anne-Chloé Dhez
• Direction : José Courty, Rodolfo Ippoliti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 12/06/2017
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Università degli studi (L'Aquila, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Croissance cellulaire, Réparation et Régénération Tissulaire (Créteil) - Laboratoire de recherche sur la croissance cellulaire, la réparation et la régénération tissulaires
• Jury : Président / Présidente : Pier Giorgio Mastroberardino
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : José Courty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eugenio Lendaro, Antimo Di Maro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer -- Thérapeutique

Mots clés libres

Nucléoline

Glioblastome

Nucant

Saporine

Nucleolin

Glioblastoma

Nucant

Saporin

Résumé

Les thérapies ciblées utilisent des agents thérapeutiques qui interfèrent specifiquement avec les molécules nécessaires pour la croissance et la progression tumorale. Les chimiothérapies classiques sont toxiques pour les cellules qui se divisent rapidement du à leur interaction avec les cellules en division. Le premier but des thérapies ciblées est de combattre plus précisement les cellules cancereuses et ainsi éviter les effets indesirables.La thérapie anti-cancereuse utilisant les anticorps a été développé depuis environ 15 ans et est actuellement une des plus efficaces des thérapies ciblées. Dans certains cas des anticorps monoclonaux sont conjugués avec des isotopes radioactifs ou des toxines pour permettre une délivrance ciblée de ces derniers dans les cellules cancereuses. De plus en plus, pour remplacer les anticorps, les thérapies ciblées utilisent des peptides ou des acides nucleiques comme agent ciblant.Dans ce travail, nous avons utilisé des stratégies diverses de ciblage pour permettre l’internalisation de substance toxique (une toxine ou son gène) specifiquement dans les cellules cancereuses. Nous avons travaillé sur le modèle du glioblastome.Notre groupe a publié un article décrivant l’utilisation du domaine PDZ d’une proteine hCASK permettant la liaison a un biomarqueur surexprimé dans les cellules cancereuses. En effet, ce domaine PDZ est capable de se lier à la partie C-terminale de la proteine CD98. Le produit de fusion hCASK-PDZ a été génétiquement lié a une toxine (la saporine). Nous avons démontré une activité in vitro évidente de ce conjugué dans les cellules de glioblastome.Dans cette étude, nous avons utilisé d’autres agents ciblant une autre proteine surexprimée à la surface des cellules cancereuses: la nucléoline. Dans ce contexte, un aptamer et un pseudopetide se liant specifiquement à cette dernière ont été developpé et étudié.L’aptamer AS1411 (Antisoma, UK) est un agent ciblant la nucleolin approuvé par la FDA (food and drug administration). Il se lie à la nucleoline et est internalisé, perturbant ainsi l’interaction de cette dernière avec ses partenaires inhibant ainsi proliferation cellulaire.En parallèle, notre groupe a developpé un pseudopeptide, antagoniste de la nucleoline (Nucant, N6L). Il a été montré qu’il inhibe drastiquement la croissance tumorale dans le cancer du sein en induisant l’apoptose et il est actuellement en préparation pour une phase II d’essai clinique (IPP-204106). Nous avons démontré l’effet anti-proliferatif du N6L in vitro sur des cellules primaires de glioblastome.La surexpression de la nucleoline à la surface des cellules de glioblastomes couplée à la specificité de l’aptamere et du N6L pour cette deniere nous ont amené à vouloir augmenter leur efficacité d’action en les liant à une toxine. Le gène codant pour la saporine (proteine inhibitrice des ribosomes ) ou la saporine elle-meme a donc été lié à l’aptamere et au N6L.Nous avons donc dans ce travail etudié l’activité cytotoxique de l’aptamere et du N6L liés à la saporine. Les résultats obtenus sont evalués pour des futurs publications.Toutes les approches ciblées décrites, en dépit de certains problèmes, semblent prometteuses et nécessitent d'autres recherches, mais confirment que l'exploitation de cibles pour fournir des substances toxiques est l'avenir de la thérapie pour les formes cancéreuses difficiles à battre avec les thérapies conventionnelles.

Targeted cancer therapies are drugs designed to interfere with specific molecules necessary for tumor growth and progression. Traditional cytotoxic chemotherapies usually kill rapidly dividing cells in the body by interfering with cell division. A primary goal of targeted therapies is to fight cancer cells with more precision and potentially fewer side effects.Antibody-based therapy for cancer has become established over the past 15 years and is now one of the most successful and important targeted strategies. In some cases, monoclonal antibodies are conjugated to radio-isotopes or toxins (immunotoxin) to allow specific delivery of these cytotoxic agents to the intended cancer cell target. Furthermore thargeted therapies may be based also on the use of targeting molecues other than antibodies, such as peptides, growth factors, and also nucleic acids.Indeed, in this work we studyed a multi targeting strategy to deliver toxic substances (protein toxin or its gene) to cancer cells (glioblastoma).Our group published a paper describing the use of PDZ protein domain of hCASK (serine kinase calcium/calmodulin-dependent of MAGUK family) and to exploit the ability of this protein to bind to the C-terminus of hCD98 in the extracellular space. CD98 is an interesting target because it is overexpressed in different types of tumors (Giansanti F., 2015). hCASK-PDZ was genetically fused to the toxin saporin and this chimeric toxin proved to be active on glioblastoma cells in vitro.Other cell killing agents were designed to recognize and bind specifically nucleolin (NCL). This multifunctional protein is overexpressed on the surface of activated endothelial and tumor cells. In this context, compounds targeting NCL, such an aptamer, and a multivalent pseudopeptide, have been developed and investigated for cancer therapy.The aptamer against NCL, NCL-APT also known as AS1411 (Antisoma, UK), is a US Food and Drug Administration (FDA)-approved NCL targeting agent. It binds to NCL on the cell surface, preferentially gets internalized, and inhibits cancer cell growth sparing normal cells (Bates PJ, 2009).In parallel, our group, recently developed a multivalent synthetic pseudopeptide N6L that selectively binds to nucleolin (Destouches D., 2011). N6L strongly inhibits breast cancer growth by inducing apoptosis of tumor cells and is currently in preparation for phase II clinical trials (IPP-204106). We demonstrated the anti-proliferative effect of N6L on human glioblastoma cells in primary culture prepared form post-surgical specimens (Benedetti E, 2015).The overexpression of NCL on glioblastoma cell surface and the recognized selectivity of AS1411 and N6L prompted us to study a way to increase the efficiency of these ligands binding them Saporin coding gene or the protein toxin Saporin-S6, a type 1 RIP (Ribosome-Inactivating Protein) widely studied because of its potential therapeutic application in a variety of human diseases as toxic moiety of a conjugate.The characterization of the toxic activity of AS1411 linked to saporin gene (APT-SAP) and of NCL linked to saporin protein (SAP-N6L) is therefore described. Both these researches are under evaluation for publication.All the described thargeted approaches, nothwithstanding some problems, look promising and need further research, but confirm the fact that exploiting targets to deliver toxic substances is the future of therapy for cancer forms that are difficult to beat with conventional therapies.