Experimental approaches in the targeting of photodynamic therapeutics

RÉSUMÉ : Chez l'homme, le manque de sélectivité des agents thérapeutiques représente souvent une limitation pour le traitement des maladies. Le ciblage de ces agents pour un tissu défini pourrait augmenter leur sélectivité et ainsi diminuer les effets secondaires en comparaison d'agents qui s'accumuleraient dans tout le corps. Cela pourrait aussi améliorer l'efficacité des traitements en permettant d'avoir une concentration localisée plus importante. Le ciblage d'agents thérapeutiques est un champ de recherche très actif. Les stratégies sont généralement basées sur les différences entre cellules normales et malades. Ces différences peuvent porter soit sur l'expression des molécules à leurs surfaces comme des récepteurs ou des transporteurs, soit sur les activités enzymatiques exprimées. Le traitement thérapeutique choisi ici est la thérapie photodynamique et est déjà utilisé pour le traitement de certains cancers. Cette thérapie repose sur l'utilisation de molécules qui réagissent à la lumière, les photosensibilisants. Elles absorbent l'énergie lumineuse et réagissent avec l'oxygène pour former des radicaux toxiques pour les cellules. Les photosensibilisants utilisés ici sont de deux natures : (i) soit ils sont tétrapyroliques (comme les porphyrines et chlorines), c'est à dire qu'ils sont directement activables par la lumière ; (ii) soit ce sont des prodrogues de photosensibilisants comme l'acide 5aminolévulinique (ALA) qui est transformé dans la cellule en protoporphyrine IX photosensibilisante. Dans le but d'augmenter la sélectivité des photosensibilisants, nous avons utilisé deux stratégies différentes : (i) le photosensibilisant est modifié par le greffage d'un agent de ciblage ; (ii) le photosensibilisant est incorporé dans des structures moléculaires de quelques centaines de nanomètres. Les sucres et l'acide folique sont des agents de ciblage largement établis et ont été utilisés ici car leurs récepteurs sont surexprimés à la surface de nombreuses cellules malades. Ainsi, des dérivés sucres ou acide folique de l'ALA ont été synthétisés et évalués in vitro sur de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses. La stratégie utilisant l'acide folique est apparue incompatible avec l'utilisation de l'ALA puisque aucune photosensibilité n'a été induite par le composé. La stratégie utilisant les sucres a, par ailleurs, provoquée de bonnes photosensibilités mais pas d'augmentation de sélectivité. En parallèle, la combinaison entre les propriétés anticancéreuses des complexes métalliques au ruthénium avec les propriétés photosensibilisantes des porphyrines, a été évaluée. En effet, les thérapies combinées ont émergé il y a une dizaine d'années et représentent aujourd'hui de bonnes alternatives aux monothérapies classiques. Des ruthenium(I1)-arènes complexés avec la tetrapyridylporphyrine ont ainsi présenté de bonnes cytotoxicités et de bonnes phototoxicités pour des cellules de mélanomes. Des porphyrines ont aussi été compléxées avec des noyaux de diruthénium et ce type de dérivé a présenté de bonnes phototoxicités et une bonne sélectivité pour les cellules cancéreuses de l'appareil reproducteur féminin. L'incorporation de photosensibilisants tétrapyroliques a finalement été effectuée en utilisant des nanoparticules (NP) biocompatibles composées de chitosan et de hyaluronate. L'effet de ces NP a été évalué pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Les NP ont d'abord été testées in vitro avec des macrophages de souris et les résultats ont mis en évidence de bonnes sélectivités et photosensibilités pour ces cellules. In vivo chez un modèle marin de la PR, l'utilisation de ces NP a révélé un plus grand temps de résidence des NP dans le genou de la souris en comparaison du temps obtenu avec le photosensibilisant seul. Le traitement par PDT a aussi démontré une bonne efficacité par ailleurs égale à celle obtenue avec les corticoïdes utilisés en clinique. Pour finir, les NP ont aussi démontré une bonne efficacité sur les myelomonocytes phagocytaires humains et sur les cellules contenues dans le liquide synovial de patients présentant une PR. Tous ces résultats suggèrent que les deux stratégies de ciblage peuvent être efficaces pour les agents thérapeutiques. Afm d'obtenir de bons résultats, il est toutefois nécessaire de réaliser une analyse minutieuse de la cible et du mode d'action de l'agent thérapeutique. Concernant les perspectives, la combinaison des deux stratégies c'est à dire incorporer des agents thérapeutiques dans des nanostructures porteuses d'agents de ciblage, représente probablement une solution très prometteuse. SUMMARY : In humans, the lack of selectivity of drugs and their high effective concentrations often represent limitations for the treatment of diseases. Targeting the therapeutical agents to a defined tissue could enhance their selectivity and then diminish their side effects when compared to drugs that accumulate in the entire body and could also improve treatment efûciency by allowing a localized high concentration of the agents. Targeting therapeutics to defined cells in human pathologies is a main challenge and a very active field of research. Strategies are generally based on the different behaviors and patterns of expression of diseased cells compared to normal cells such as receptors, proteases or trans-membrane carriers. The therapeutic treatment chosen here is the photodynamic therapy and is already used in the treatment of many cancers. This therapy relies on the administration of a photosensitizer (PS) which will under light, react with oxygen and induce formation of reactive oxygen species which are toxic for cells. The PSs used here are either tetrapyrolic (i. e. porphyries and chlorins) or prodrugs of PS (5-aminolevulinic acid precursor of the endogenous protoporphyrin Imo. In order to improve PS internalization and selectivity, we have used two different strategies: the modification of the PSs with diseased cell-targeting agents as well as their encapsulation into nanostructures. Sugars and folic acid are well established as targeting entities for diseased cells and were used here since their transporters are overexpressed on the surface of many cancer cells. Therefore sugar- and folic acid-derivatives of 5-aminolevulinic acid (ALA) were synthesized and evaluated in vitro in several cancer cell lines. The folic acid strategy appeared to be incompatible with ALA since no photosensitivity was induced while the strategy with sugars induced good photosensitivites but no increase of selectivity. Alternatively, the feasibility of combining the antineoplastic properties of ruthenium complexes with the porphyrin's photosensitizing properties, was evaluated since combined therapies have emerged as good alternatives to classical treatments. Tetrapyridylporphyrins complexed to ruthenium (I17 arenes presented good cytotoxicities and good phototoxicities toward melanoma cells. Porphyries were also complexed to diruthenium cores and this type of compound presented good phototoxicities and good selectivity for female reproductive cancer cells. The encapsulation of tetrapyrolic PSs was finally investigated using biocompatible nanogels composed of chitosan and hyaluronate. The behavior of these nanoparticles was evaluated for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). They were first tested in vitro in mouse macrophages and results revealed good selectivities and phototoxicities toward these cells. In vivo in mice model of RA, the use of such nanoparticles instead of free PS showed longer time of residence in mice knees. Photodynamic protocols also demonstrated good efficiency of the treatment comparable to the corticoid injection used in the clinic. Finally our system was also efficient in human cells using phagocytic myelomonocytes or using cells of synovial fluids taken from patients with RA. Altogether, these results revealed that both strategies of modification or encapsulation of drugs can be successful in the targeting of diseased cells. However, a careful analysis of the target and of the mode of action of the drug, are needed in order to obtain good results. Looking ahead to the future, the combination of the two strategies (i.e. drugs loaded into nanostructures bearing the targeting agents) would represent probably the best solution.

First-line temozolomide combined with bevacizumab in metastatic melanoma: a multicentre phase II trial (SAKK 50/07).

BACKGROUND: Oral temozolomide has shown similar efficacy to dacarbazine in phase III trials with median progression-free survival (PFS) of 2.1 months. Bevacizumab has an inhibitory effect on the proliferation of melanoma and sprouting endothelial cells. We evaluated the addition of bevacizumab to temozolomide to improve efficacy in stage IV melanoma. PATIENTS AND METHODS: Previously untreated metastatic melanoma patients with Eastern Cooperative Oncology Group performance status of two or more were treated with temozolomide 150 mg/m(2) days 1-7 orally and bevacizumab 10 mg/kg body weight i.v. day 1 every 2 weeks until disease progression or unacceptable toxicity. The primary end point was disease stabilisation rate [complete response (CR), partial response (PR) or stable disease (SD)] at week 12 (DSR12); secondary end points were best overall response, PFS, overall survival (OS) and adverse events. RESULTS: Sixty-two patients (median age 59 years) enrolled at nine Swiss centres. DSR12 was 52% (PR: 10 patients and SD: 22 patients). Confirmed overall response rate was 16.1% (CR: 1 patient and PR: 9 patients). Median PFS and OS were 4.2 and 9.6 months. OS (12.0 versus 9.2 months; P = 0.014) was higher in BRAF V600E wild-type patients. CONCLUSIONS: The primary end point was surpassed showing promising activity of this bevacizumab/temozolomide combination with a favourable toxicity profile. Response and OS were significantly higher in BRAF wild-type patients.

The separate and combined effects of MHC genotype, parasite clone, and host gender on the course of malaria in mice.

BACKGROUND: The link between host MHC (major histocompatibility complex) genotype and malaria is largely based on correlative data with little or no experimental control of potential confounding factors. We used an experimental mouse model to test for main effects of MHC-haplotypes, MHC heterozygosity, and MHC x parasite clone interactions. We experimentally infected MHC-congenic mice (F2 segregants, homo- and heterozygotes, males and females) with one of two clones of Plasmodium chabaudi and recorded disease progression. RESULTS: We found that MHC haplotype and parasite clone each have a significant influence on the course of the disease, but there was no significant host genotype by parasite genotype interaction. We found no evidence for overdominance nor any other sort of heterozygote advantage or disadvantage. CONCLUSION: When tested under experimental conditions, variation in the MHC can significantly influence the course of malaria. However, MHC heterozygote advantage through overdominance or dominance of resistance cannot be assumed in the case of single-strain infections. Future studies might focus on the interaction between MHC heterozygosity and multiple-clone infections.

Cholinergic neurons of fetal rat telencephalon in aggregating cell culture respond to NGF as well as to protein kinase C-activating tumor promoters.

Serum-free aggregating cell cultures of fetal rat telencephalon treated with the potent tumor promoter phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) showed a dose-dependent, persistent stimulation of the enzymes choline acetyltransferase (ChAT), glutamic acid decarboxylase and glutamine synthetase. After elimination of the proliferating cells by treatment of the cultures with Ara-C (0.4 microM) only the cholinergic marker enzyme, ChAT, could be stimulated by tumor promoters. The non-promoting phorbol ester, 4 alpha-phorbol 12,13-didecanoate proved to be inactive in these cultures, whereas the potent non-phorbol tumor promoter, mezerein, produced an even greater stimulatory effect than PMA. Since PMA and mezerein are potent and specific activators of protein kinase C, the present results suggest a role for this second messenger in the development of cholinergic telencephalon neurons. Stimulation of ChAT required prolonged exposure (48 h) of the cultures to PMA and the responsiveness of the cholinergic neurons to the tumor promoters decreased with progressive cellular maturation. The cholinergic telencephalon neurons showed the same pattern of responsiveness for tumor promoters as for nerve growth factor (NGF). However, the combined treatment with NGF and either PMA or mezerein produced an additive stimulatory effect, suggesting somewhat different mechanisms of action.

Combined Ex-PRESS LR-50/IOL implantation in modified deep sclerectomy plus pharmacoemulsification for glaucoma associated with cataract

RAPPORT DE SYNTHESEBUTLe but de cette étude est de suivre prospectivement les résultats d'une sclérectomie profonde (SP) modifiée en utilisant le tube Ex-PRJESS LR-50, associée à une phacoémulsification avec implantation d'une lentille intraoculaire (LIO), dans la chirurgie combinée du glaucome et de la cataracte.METHODENous avons inclus dans l'étude 24 yeux de 24 patients présentant un glaucome médicalement non contrôlé et une cataracte justifiant son ablation.Une phacoémulsification avec implantation d'une LIO est effectuée. Puis le tube Ex-PRESS LR-50 est inséré au niveau du canal de Schlemm, dans la chambre antérieure, sous un volet scléral. Une SP postérieure partielle est ensuite pratiquée afin de créer une bulle de filtration intrasclérale.Le taux de succès complet a été défini par une pression intraoculaire (PIO) <18 mmHg sans traitement et le taux de succès relatif par une PIO <18 mmHg avec ou sans traitement. En cas de fibrose ou de kyste de la bulle de filtration, une injection sous-conjonctivale d'une solution de Mitomycin C à 0.02% est réalisée, avec ou sans needling.RESULTATSLe suivi moyen était de 40.1±10.8 [moyenne±DS] mois. En préopératoire, la PIO se situait à 18.1 ±5.3 mmHg; la meilleure acuité visuelle corrigée (MAVC) était mesurée à 0.6±0.3 (échelle de Snellen) et le nombre de médicaments hypotenseurs oculaires était de 2.3±1.1. La PIO a diminué de 25.4% à 24 mois et de 27.0% à 48 mois. A 24 mois, 19 patients (86.3%) avaient une MAVC supérieure ou égal à 0.5, et à 48 mois la MAVC était mesurée à 0.7±0.3. Lors de la dernière visite, le nombre moyen de médicaments se situait à 0.6±0.8 (p<0.05). Des injections sous conjonctivales d'une solution de Mitomycin C à 0.02% ont été nécessaires dans 5 yeux. Aucune érosion conjonctivale n'a été constatée. Deux complications majeures ont été observées. Une endophtalmie, deux jours après l'intervention chirurgicale avec phtisis secondaire du globe oculaire. Une obstruction du tube Ex-PRESS LR-50 par de la fibrine, ayant justifié son ablation avec SP classique en un autre site.CONCLUSIONLe tube Ex-PRESS LR-50 inséré dans la chambre antérieure avec une SP modifiée réduit efficacement la PIO dans la chirurgie combinée du glaucome et prévient l'érosion conjonctivale, une complication importante lorsque l'implant n'est pas couvert par un volet scléral.

Renal protection with calcium antagonists: the role of lercanidipine.

Abstract Background: Clinical research in the field of hypertension is now increasingly focusing on the potential effects of antihypertensive treatments that may go beyond the reduction of blood pressure (BP). In particular, renal protection appears as a desirable goal, especially considering that hypertension is associated with an increased risk of developing kidney damage, which may eventually lead to end-stage renal disease and a higher mortality. Dihydropyridine calcium channel blockers (CCBs) are widely used in the field of hypertension therapy but the different renal effects of the various CCBs have been poorly explored to date. Scope: This review will discuss available evidence on the renal effects of two calcium channel blockers: amlodipine and lercanidipine, on the basis of clinical data. Methods: MEDLINE and EMBASE were searched for inclusion of relevant studies. No limitations in time were considered. Results: Results from preclinical and clinical studies suggest that amlodipine is overall less effective in terms of renal protection when compared with other antihypertensive tested agents. Its beneficial effect in retarding the progression of renal disease is achievable only when combined with a blocker of the renin-angiotensin system. Conversely lercanidipine seems to provide renal protection in a similar way to ACE inhibitors, probably thanks to its mechanism of action which acts directly on the afferent and efferent renal arterioles. Conclusions: Treatment of hypertension with CCBs should take into consideration the special effects of each single agent at different levels; lercanidipine for example may play a useful role in the management not only of hypertension but also in renal protection of hypertensive patients.

A biodegradable drug delivery system for the treatment of postoperative inflammation

Cataract surgery is often performed in patients suffering from associated pathologies. Our goal is to develop a biodegradable drug delivery system (DDS) combined with the artificial intraocular lens (IOL). DDS were manufactured using poly(D,L-lactide-co-glycolide), or PLGA, and were loaded with triamcinolone acetonide (TA). The loading capacity was approximately 1050 microg of TA per DDS. The higher the molecular weight of PLGA (34,000, 48,000 and 80,000Da), the slower was the release of TA in vitro. Cataract surgery was performed on the right eye of rabbits. IOL was inserted with (i) no DDS, (ii) unloaded DDS PLGA48000, (iii) one loaded DDS PLGA48000, (iv) two loaded DDS. The number of inflammatory cells and the protein concentration were measured in the aqueous humor (AH). Unloaded DDS showed good ocular biocompatibility. One DDS PLGA48000 loaded with TA significantly reduced postoperative ocular inflammation. Two loaded DDS PLGA48000 was even more effective in inhibiting such inflammation. On long-term observation (days 63 and 84), reduction of inflammation could be obtained by insertion of one DDS PLGA48000 and a second DDS PLGA80000. Therefore, our "all in one" system is very promising since it could replace oral treatment and reduce the number of intraocular injections

The Body Action and Posture Coding System (BAP): Development and Reliability

Several methods are available for coding body movement in nonverbal behavior research, but there is no consensus on a reliable coding system that can be used for the study of emotion expression. Adopting an integrative approach, we developed a new method, the Body Action and Posture (BAP) coding system, for the time-aligned micro description of body movement on an anatomical level (different articulations of body parts), a form level (direction and orientation of movement), and a functional level (communicative and self-regulatory functions). We applied the system to a new corpus of acted emotion portrayals, examined its comprehensiveness and demonstrated intercoder reliability at three levels: a) occurrence, b) temporal precision and c) segmentation. We discuss issues for further validation and propose some research applications.

Magnetic resonance imaging determinants of intraindividual variability in the elderly: combined analysis of grey and white matter.

Elderly individuals display a rapid age-related increase in intraindividual variability (IIV) of their performances. This phenomenon could reflect subtle changes in frontal lobe integrity. However, structural studies in this field are still missing. To address this issue, we computed an IIV index for a simple reaction time (RT) task and performed magnetic resonance imaging (MRI) including voxel based morphometry (VBM) and the tract based spatial statistics (TBSS) analysis of diffusion tensor imaging (DTI) in 61 adults aged from 22 to 88 years. The age-related IIV increase was associated with decreased fractional anisotropy (FA) as well as increased radial (RD) and mean (MD) diffusion in the main white matter (WM) fiber tracts. In contrast, axial diffusion (AD) and grey matter (GM) densities did not show any significant correlation with IIV. In multivariate models, only FA has an age-independent effect on IIV. These results revealed that WM but not GM changes partly mediated the age-related increase of IIV. They also revealed that the association between WM and IIV could not be only attributed to the damage of frontal lobe circuits but concerned the majority of interhemispheric and intrahemispheric corticocortical connections.

Use of combined suspension laryngoscopy, flexible bronchoscopy and high frequency jet ventilation for Y-shaped airway stents delivery

La trachée et les bronches proximales sont de fins conduits subtils, ingénieusement structurés par une partie cartilagineuse antérieure résistante aux variations de pression et une partie membraneuse postérieure souple. Par leurs faibles volumes (espace mort) ils délivrent un grand pourcentage de l'air inspiré aux voies distales, puis au parenchyme pulmonaire, permettant les échanges de gaz. Cette belle harmonie respiratoire peut être rapidement mise à mal dès qu'un processus atteint ces voies respiratoires proximales, soit en les comprimant, processus sténosant, soit en affaiblissant leur structure, trachéo-bronchomalacie, soit en ouvrant leur paroi sur les structures médiastinales, fistule trachéo/broncho-médiastinales, pleurales ou autres. Le pronostic vital est alors rapidement engagé au vu de l'absolue nécessité du bon fonctionnement de ces fins conduits, une petite diminution du calibre de leurs fines lumières provoquant une baisse importante de leurs surfaces. Dans ces situations à haut potentiel de complication majeure les interventions endoscopiques pour restaurer l'intégrité de ces conduits sont alors fort risquées, et il est primordial de pouvoir les effectuer dans un cadre sécurisé au maximum. La réalisation de ces gestes par la technique décrite dans notre article « Use of combined suspension laryngoscopy, flexible bronchoscopy and high frequency jet ventilation forY-shaped airway stents delivery" permet la sécurité nécessaire à ces situations instable, en effet -la laryngoscopie en suspension expose les voies proximales en offrant un accès le plus large possible à l'arbre trachéobronchique ce qui permet l insertion de multiples instruments parfois volumineux, -la Jet ventilation assure une oxygénation et une ventilation adéquate par un fin cathéter placé soit dans le poumon sain, soit en distalité de la lésion -la bronchoscopie souple, passant au travers d'endroits exigus et courbes permet le déploiement sous vision direct, au millimètre près, de divers dispositifs. Cette association remplace avantageusement la technique traditionnelle qui insère les stents à l'aveugle, et en apnée, ce qui représente de haut risque de mauvais positionnement des stents avec des conséquences immédiates sur l'oxygénation et la ventilation souvent déjà bien altérées. Perspective et conclusion : cette technique est utile pour l'insertion des stents en Y, centraux, comme décrit dans notre article, et les indications peuvent être étendues aux stents distaux pour lesquels l'accès n'est parfois pas aisé avec le bronchoscope rigide, et pour d'autres interventions endoscopiques, laser, cryothérapie, radiofréquence ou l'insertion de nouveaux dispositifs.