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.

Characterization of the effects of IL-17F on CHO cell line generation

CHO is the most commonly used mammalian host for the generation of cell lines allowing for the production of high quality therapeutic proteins. The generation of such cell lines is a lengthy and resource-intensive process requiring extensive screening in order to isolate candidates with optimal characteristics, such as growth, stability and productivity. For this reason, the biotechnology industry invests much effort in attempts to optimize CHO expression systems in order to streamline and shorten the cell line selection process. Based on preliminary observations of a facilitated selection of CHO-GS cell lines expressing members of the IL-17 cytokine family, this study investigates the use of IL-17F as a novel enhancing factor for CHO cell line generation. Using two different CHO expression systems (exploiting GS and DHFR-based selection), we demonstrated that IL-17F expression caused a significant increase in the occurrence of colonies during the selection process. All colonies selected produced substantial amounts of IL-17F, suggesting that benefits were conferred, during selection, to those cells expressing the cytokine. Furthermore, transgene expression levels were significantly increased when the selection pressure was raised to a level that would not normally be permissive for colony selection (i.e. 100 |o.M MSX for the CHO-GS expression system or 1000 nM MTX for the CHO-DHFR system). Finally, IL-17F expression was also found to enhance the rate of appearance of clones during single cell subcloning in the absence of selection pressure. Overall, these benefits have the potential to allow a substantial reduction in the length of cell line generation while significantly increasing cell line productivity. Nevertheless, we found that the high IL-17F expression levels required to convey enhancing effects was a limitation when attempting to co-express IL-17F and a recombinant soluble protein of therapeutic interest from independent CMV promoters within the same expression vector. In order to understand and overcome this limitation, studies were designed to characterize the IL-17F enhancing effect at the molecular and cellular level. Regular supplementation of recombinant biologically-active IL-17F into the culture medium during cell line selection was not able to reproduce the enhancing effects of endogenous IL-17F expression. In addition, increased IL-17F expression correlated with increased CHO-GS selection transgene expression at the single cell level. This data suggested a possible effect of IL-17F on viral promoter activity or transgene mRNA stability. It also provided direct evidence that the cells expressing the highest amounts of IL-17F obtained the most benefit. Overall data obtained from these study implied that IL-17F may act through an intracellular mechanism, possibly exerted during secretion. We therefore initiated experiments designed to determine the specific compartment(s) within which IL-17F triggers its effect. This work has identified IL-17F as a potentially powerful tool to optimize the CHO cell line generation process. The characterization of this enhancing effect at the molecular level has given us several insights into overcoming the current limitations, thus paving the way for the development of a viable technology that can be exploited within the biotechnology industry. - La CHO est la cellule hôte de mammifere la plus couramment utilisée dans la création de lignée cellulaire produisant des protéines thérapeutiques de haute qualité. La génération de ces lignées cellulaires est un processus long et exigeant l'utilisation de techniques de sélection robustes afin d'isoler des candidats possédants les caractéristiques optimales de croissance, de productivité et de stabilité d'expression. Les industries biopharmaceutiques ont investi beaucoup d'efforts afin d'optimiser les systèmes d'expression CHO dans le but raccourcir la longueur du procédé de sélection de lignées cellulaires et aussi d'en augmenter l'efficacité. A partir d'observations préliminaires obtenues lors de la génération de lignées cellulaires CHO- GS exprimant une cytokine appartenant à la famille des IL-17, nous avons réalisé une étude portant sur l'utilisation de l'IL-17F humaine (IL-17F) comme nouveau facteur d'optimisation pour la génération de lignées cellulaires CHO. Nous avons démontré, en utilisant les deux systèmes de sélection et d'expression CHO couramment utilisés (le premier exploitant la GS et l'autre basée sur la DHFR), que l'expression de l'IL-17F permet une augmentation significative de la fréquence d'apparition de colonies durant le processus de sélection de lignées cellulaires. Les différentes colonies sélectionnées expriment des quantités substantielles d'IL-17F, suggérant un effet bénéfique lors de la sélection qui serait exclusivement conféré aux cellules exprimant la cytokine. En outre, le niveau d'expression du transgene se trouve significativement augmenté lorsque la pression de sélection est portée à un niveau habituellement trop élevé pour permettre la sélection de colonies (soit 100 |JM MSX pour le système d'expression CHO-GS ou 1000 nM MTX pour le système CHO- DHFR). Enfin, l'expression d'IL-17F permet également d'améliorer la vitesse d'apparition de clones pendant une étape de sous-clonage en l'absence de pression de sélection. L'ensemble de ces effets bénéfiques permettent une réduction substantielle de la durée de génération de lignées cellulaires tout en augmentant considérablement la productivité des lignées obtenues. Néanmoins, nous avons constaté que la nécessité d'exprimer des niveaux élevés d'IL-17F afin obtenir l'ensemble de ses effets bénéfiques devient une contrainte lors de l'utilisation d'un vecteur d'expression composé de deux promoteurs CMV indépendants pour la co-expression de la cytokine et d'une protéine soluble présentant un intérêt thérapeutique. Afin de mieux comprendre et de surmonter cette limitation, plusieurs études ont été effectuées dans le but de mieux caractériser l'effet de IL-17F au niveau subcellulaire. L'apport régulier en IL-17F recombinante et biologiquement active dans le milieu de culture lors de la sélection de lignées cellulaires ne permet pas de reproduire les effets bénéfiques observés par l'expression endogène d'IL-17F. En outre, nous avons constaté que, lors de l'utilisation du système CHO- GS, l'augmentation d'expression de 1TL-17F est corrélée à un accroissement de l'expression du marqueur de sélection au niveau cellulaire. Ces résultats suggèrent un possible effet d'IL- 17F sur l'activité des promoteurs viraux et ainsi fournissent une preuve directe que les cellules exprimant de haut niveau d'IL-17F sont celles qui en profitent le plus. L'ensemble de ces observations mettrait en avant que l'effet d'IL-17F se ferait selon un mécanisme intracellulaire. Nous avons donc étudié le(s) compartiment(s) spécifique(s) dans lequel IL-17F pourrait exercer son effet. Ce travail a permis de définir IL-17F comme un puissant outil pour l'optimisation des procédés de génération de lignées cellulaires CHO. La caractérisation de cette amélioration de l'effet au niveau moléculaire nous a donné plusieurs indications sur la manière de dépasser les limitations actuelles, ouvrant ainsi la voie au développement d'une technologie viable qui peut être exploitée pars l'industrie biotechnologique.

Progesterone/RANKL is a major regulatory axis in the human breast.

Estrogens and progesterones are major drivers of breast development but also promote carcinogenesis in this organ. Yet, their respective roles and the mechanisms underlying their action in the human breast are unclear. Receptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL) has been identified as a pivotal paracrine mediator of progesterone function in mouse mammary gland development and mammary carcinogenesis. Whether the factor has the same role in humans is of clinical interest because an inhibitor for RANKL, denosumab, is already used for the treatment of bone disease and might benefit breast cancer patients. We show that progesterone receptor (PR) signaling failed to induce RANKL in PR(+) breast cancer cell lines and in dissociated, cultured breast epithelial cells. In clinical specimens from healthy donors and intact breast tissue microstructures, hormone response was maintained and RANKL expression was under progesterone control, which increased RNA stability. RANKL was sufficient to trigger cell proliferation and was required for progesterone-induced proliferation. The findings were validated in vivo where RANKL protein expression in the breast epithelium correlated with serum progesterone levels and the protein was expressed in a subset of luminal cells that express PR. Thus, important hormonal control mechanisms are conserved across species, making RANKL a potential target in breast cancer treatment and prevention.

Synthetic Plasmodium falciparum circumsporozoite peptides elicit heterogenous L3T4+ T cell proliferative responses in H-2b mice.

The ability of synthetic P. falciparum (NANP)n circumsporozoite peptides to elicit murine T cell proliferative responses was studied. When C57BL/6, C3H, and DBA/2 mice were injected with (NANP)40, only C57BL/6 (H-2b)-immune lymph node cells proliferated on restimulation in vitro with the same peptide. By using anti-I-A monoclonal antibodies or spleen cells from congenic H-2b mice as a source of antigen-presenting cells, the T cell proliferative response was shown to be restricted to the I-Ab region of the C57BL/6 haplotype. These results are in agreement with previous experiments which demonstrated that the anti-(NANP)40 antibody response was uniquely restricted to C57BL/6 (H-2b) mice. Several C57BL/6 long-term (NANP)n-specific T cell lines and clones were derived. All of the clones exhibited the L3T4 helper T cell phenotype. A considerable heterogeneity of T cell responses was observed when the lines and clones were stimulated with different concentrations of the various peptides studied. The results, together with the observed genetic restriction for both antibody and T cell responses, suggest that perhaps not all individuals who receive a similar repetitive tetrapeptide sporozoite malaria vaccine will develop T cell and or antibody responses.

Aggregating brain cell cultures for neurotoxicological studies.

Because of the limited accessibility of the brain for experimentation, but also for ethical and economical reasons, there is considerable interest in culture models suitable for neurotoxicological research. Although it is generally accepted that in vitro models cannot cover the entire spectrum of brain functions, they have proven to be indispensable for investigations in the life sciences since the early work of Harrison (1). To date, many in vitro models of various complexity are available, ranging from monolayer cultures of immortalized cell lines to organotypic cultures. Each of these culture systems has its particularities, therefore, it is of great importance to select the model that is most appropriate for the question to be solved.

Evaluation of somatic cell variants deficient in glycosylphosphatidyl-inositol anchoring as candidates for genetic correction.

Many cell surface glycoproteins are anchored in the lipid bilayer by a glycosylphosphatidyl-inositol (GPI) structure. Recently, a number of cell lines which are deficient in the biosynthesis and/or addition of this anchor have been described. In this report, we summarize the current knowledge on these lines and discuss their potential use to isolate the genes involved in the GPI anchor biosynthetic pathway with a specific emphasis on L cell fibroblasts.

Improvement of the HIV/AIDS vaccine candidate NYVAC-C by deletion of the viral type I IFN inhibitor and/or acquisition of replication competence

Background: Recombinant viruses based on the attenuated vaccinia virus strain NYVAC are promising HIV vaccine candidates as phase I/II clinical trials have shown good safety and immunogenicity profiles. However, this NYVAC strain is non-replicating in most human cell lines and encodes viral inhibitors of the immune system. Methods: With the aim to increase the immune potency of the current NYVAC-C vector (expressing the codon optimized clade C HIV-1 genes encoding gp120 and Gag-Pol-Nef polyprotein), we have generated and characterized three NYVAC-C-based vectors by, 1) deletion of the viral type I IFN inhibitor gene (NYVAC-CdeltaB19R), 2) restoration of virus replication competence in human cells by re-inserting K1L and C7L host range genes (NYVAC-C-KC) and, 3) combination of both strategies (NYVACC- KC-deltaB19R). Results: Insertion of the KC fragment restored the replication competence of the viruses in human cells (HeLa cells and primary dermal fibroblasts and keratinocytes), increased the expression of HIV antigens by more than 3-fold compared to the non-replicating homologs, inhibited apoptosis induced by the parental NYVAC-C and retained attenuation in a newborn mouse model. In adult mice, replication-competent viruses showed a limited capacity to replicate in tissues surrounding the inoculation site (ovaries and lymph nodes). After infection of keratinocytes, PBMCs and dendritic cells these viruses induced differential modulation in specific host cell signal transduction pathways, triggering genes important in immune modulation. Conclusion: We have developed improved NYVAC-C-based vectors with enhanced HIV-1 antigen expression, with the ability to replicate in cultured human cells and partially in some tissues, with an induced expression of cellular genes relevant to immune system activation, and which trigger IFN-dependent and independent signalling pathways, while maintaining a safety phenotype. These new vectors are promising new HIV vaccine candidates. These studies were performed within the Poxvirus Tcell Vaccine Discovery Consortium (PTVDC) which is part of the CAVD program.

Transcriptional regulation of RNA polymerase III in mammalian cells

L'ARN Polymérase III (Pol III) transcrit un ensemble de petits ARN non traduits impliqués dans des processus cellulaires tels que la biosynthèse des protéines, la maturation des ARNs ou le contrôle transcriptionnel. De ce fait, la Pol III joue un rôle important dans la régulation de la croissance et la prolifération cellulaire. L'initiation de la transcription par la Pol III nécessite l'interaction entre des facteurs de transcription et le complexe de la Pol III lui-même. Un sous- complexe de la Pol III, composé de 3 sous-unités, HsRPC3, HsRPC6 et HsRPC7 sert d'intermédiaire dans cette interaction. Dans cette étude, nous avons caractérisé une nouvelle sous-unité de la Pol III, HsRPC7-Like, homologue à HsRPC7. Nous avons montré que ces deux homologues se trouvent spécifiquement chez les vertébrés. Ils proviennent d'un ancêtre commun qui, après duplication il y a 600 millions d'années, a donné naissance à ces deux paralogues. Dans les cellules humaines, deux formes de Pol III coexistent : l'une contientt HsRPC7, l'autre HsRPC7-Like. Nous avons localisé, à l'échelle du génome entier, la présence de ces deux formes de Pol III dans des cellules humaines et dans le foie de souris. Les deux sous-unités ont démontré des caractéristiques identiques, suggérant qu'elles possèdent des fonctions similaires. Cependant, nous avons analysé les motifs d'expression des gènes codant pour RPC7 et RPC7-Like dans des lignées cellulaires dans des conditions variées telles que la concentration de sérum et la densité cellulaire, ainsi que les motifs d'expression dans le foie de souris et des cellules d'hépatocarcinome de souris. Nos résultats suggèrent que l'expression de ces deux sous-untiés varie en fonction de l'activité de prolifération de la cellule. - RNA polymerase III (Pol III) transcribes a set of genes coding for short untranslated RNAs involved in essential cellular processes as for example protein biosynthesis, RNA maturation, and transcriptional control. Thereby Pol III plays an important role in regulating cell growth and proliferation. Initiation of Pol III transcription requires interactions between transcription factors and the Pol III core complex. A Pol III sub-complex composed of three subunits, HsRPC3, HsRPC6, and HsRPC7 mediates this interaction. In this study, we have characterized a new Pol III subunit, HsRPC7-Like, an homologue of HsRPC7. We have shown that these two homologues are specific to vertebrates and originate from an ancestor gene that duplicated 600 mio years ago to give birth to two paralogues. In human cells, two forms of Pol III coexist, one containing HsRPC7 and the other HsRPC7-Like. We have localized, genome-wide, these two Pol III forms in human cells and mouse liver. Both subunits were found on all types of Pol III genes, suggesting that they share similar function. However, we analysed the expression patterns of the RPC7 and RPC7-Like coding genes under various conditions of serum concentration and cell density in different cell lines, as well as expression patterns in mouse liver and mouse hepatocarcinoma cells. Our results suggest that the expression of these two subunits varies with the proliferation rate of the cell.

THE CXCR7/CXCR4/CXCL12 AXIS IN HUMAN NEUROBLASTOMA: INVOLVEMENT IN MALIGNANT PROGRESSION

Le neuroblastome (NB) est la tumeur maligne solide extra-crânienne la plus fréquente chez le jeune enfant. L'évolution clinique est très hétérogène, et les NBs de haut risque échappent encore aux traitements les plus agressifs. Diverses études ont montré que les chimiokines et leurs récepteurs, particulièrement l'axe CXCR4/CXCL12, sont impliqués dans la progression tumorale. Dans le NB, l'expression de CXCR4 est corrélée à un pronostic défavorable. De récentes études ont identifié l'expression d'un autre récepteur, CXCR7, présentant une forte affinité pour le ligand CXCL12. Cependant, son implication potentielle dans l'agressivité des NBs reste encore inconnue. Notre étude a pour objectif d'analyser le rôle de CXCR7 dans le comportement malin du NB, et son influence sur la fonctionnalité de l'axe CXCR4/CXCL12. Les profils d'expression de CXCR7 et CXCL12 ont d'abord été évalués sur un large échantillonnage de tissus de NB, incluant des tissus de tumeurs primaires et de métastases, provenant de 156 patients. CXCL12 est fortement détecté dans les vaisseaux et le stroma des tumeurs. Contrairement à CXCR4, CXCR7 n'est que très faiblement exprimé par les tumeurs indifférenciées. Néanmoins, l'expression de CXCR7 augmente dans les tumeurs matures, et se trouve spécifiquement associée aux cellules neurales différentiées, telles que les cellules ganglionnaires. L'expression de CXCR7 est faiblement détectée dans un nombre réduit de lignées de NB, mais peut-être induite suite à des traitements avec des agents de différenciation in vitro. La surexpression de CXCR7, CXCR4 et une combinaison des deux récepteurs dans les lignées IGR-NB8 et SH-SY5Y a permis l'analyse de leur fonction respective. En réponse à leur ligand commun, chaque récepteur induit l'activation de la voie ERK 1/2, mais pas celle de la voie Akt. Contrairement à CXCR4, l'expression exogène de CXCR7 réduit fortement la prolifération des cellules de NB in vitro, et in vivo dans un modèle d'injection sous-cutanée de. souris immunodéprimées. CXCR7 altère également la migration des cellules induite par l'axe CXCR4/CXCL12. De plus, l'utilisation d'un modèle orthotopique murin a démontré que la croissance tumorale induite par CXCR4 peut être fortement retardée lorsque les deux récepteurs sont co-exprimés dans les cellules de NB. Aucune induction de métastases n'a pu être observée dans ce modèle. Cette étude a permis d'identifier un profil d'expression opposé et des rôles distincts pour CXCR7 et CXCR4 dans le NB. En effet, contrairement à CXCR4, CXCR7 présente des propriétés non tumorigéniques et peut être associé au processus de différenciation du NB. De plus, nos analyses suggèrent que CXCR7 peut réguler les mécanismes induits par CXCR4. Ces données ouvrent donc de nouvelles perspectives de recherche quant au rôle de l'axe CXCR7/CXCR4/CXCL12 dans la biologie des NBs. - Neuroblastoma (NB) is a typical childhood and heterogeneous neoplasm for which efficient targeted therapy for high-risk tumours is not yet identified. The chemokine CXCL12, and its receptors CXCR4 and CXCR7 have been involved in tumour progression and dissemination in various cancer models. In the context of NB, CXCR4 expression is associated to undifferentiated tumours and poor prognosis, while the role of CXCR7, the recently identified second CXCL12 receptor, has not yet been elucidated. In this report, CXCR7 and CXCL12 expression were evaluated using a tissue micro-array (TMA) including 156 primary and 56 metastatic NB tissues. CXCL12 was found to be highly associated to NB vascular and stromal structures. In opposite to the CXCR4 expression pattern, the neural-associated CXCR7 expression was extremely low in undifferentiated tumours, while its expression increased in maturated tissues and was specifically associated to the differentiated neural tumour cells. As determined by RT-PCR, CXCR7 expression was only found in a minority of NB cell lines. Moreover, its expression in two CXCR7-negative NB cell lines was further induce upon treatment with differentiation agents in vitro. The relative roles of the two CXCL12 receptors was further assessed by overexpressing individual CXCR7 or CXCR4 receptors, or a combination of both, in the IGR-NB8 and SH-SY5Y NB cell lines. In vitro functional analyses indicated that, in response to their common ligand, both receptors induced activation of ERK 1/2 cascade, but not Akt signaling pathway. CXCR7 strongly reduced in vitro growth, in contrast to CXCR4. Sub-cutaneous implantations of CXCR7-expressing NB cells showed that CXCR7 also drastically reduced in vivo growth. Moreover, CXCR7 impaired CXCR4-mediated chemotaxis, and altered CXCR4-mediated growth when CXCR4/CXCR7-expressing NB cells were engrafted orthotopically in mouse adrenal gland, a CXCL12-producing environment. In such model, CXCR7 alone, or in association with CXCR4, did not induce NB cell metastatic dissemination. In conclusion, the CXCL12 receptors, CXCR7 and CXCR4, revealed opposite expression patterns and distinct functional roles in NB. While CXCR4 favours NB growth and chemotaxis, CXCR7 elicits anti-tumorigenic properties and may be associated with NB differentiation. Importantly, CXCR7 may act as a negative modulator of CXCR4 signaling, further opening new research perspectives for the role of the global CXCR7/CXCR4/CXCL12 axis in NB.

Multiple adenosine 3',5'-cyclic [corrected] monophosphate response element DNA-binding proteins generated by gene diversification and alternative exon splicing.

The protein sequence deduced from the open reading frame of a human placental cDNA encoding a cAMP-responsive enhancer (CRE)-binding protein (CREB-327) has structural features characteristic of several other transcriptional transactivator proteins including jun, fos, C/EBP, myc, and CRE-BP1. Results of Southwestern analysis of nuclear extracts from several different cell lines show that there are multiple CRE-binding proteins, which vary in size in cell lines derived from different tissues and animal species. To examine the molecular diversity of CREB-327 and related proteins at the nucleic acid level, we used labeled cDNAs from human placenta that encode two different CRE-binding proteins (CREB-327 and CRE-BP1) to probe Northern and Southern blots. Both probes hybridized to multiple fragments on Southern blots of genomic DNA from various species. Alternatively, when a human placental c-jun probe was hybridized to the same blot, a single fragment was detected in most cases, consistent with the intronless nature of the human c-jun gene. The CREB-327 probe hybridized to multiple mRNAs, derived from human placenta, ranging in size from 2-9 kilobases. In contrast, the CRE-BP1 probe identified a single 4-kilobase mRNA. Sequence analyses of several overlapping human genomic cosmid clones containing CREB-327 sequences in conjunction with polymerase chain reaction indicates that the CREB-327/341 cDNAs are composed of at least eight or nine exons, and analyses of human placental cDNAs provide direct evidence for at least one alternatively spliced exon. Analyses of mouse/hamster-human hybridoma DNAs by Southern blotting and polymerase chain reaction localizes the CREB-327/341 gene to human chromosome 2. The results indicate that there is a dichotomy of CREB-like proteins, those that are related by overall structure and DNA-binding specificity as well as those that are related by close similarities of primary sequences.

Identification of a novel 45-kDa cell surface molecule involved in activation of the human Jurkat T cell line.

This report describes a surface molecule, Tp45, which appears to be involved in interleukin 2 production and Ca2+ mobilization by Jurkat cells. The Tp45 molecule was identified by a monoclonal antibody, MX13, on the surface of either T3/TCR+ or T3/TCR- human T cell lines. Biochemical data showed that mAb MX13 precipitated a single polypeptide chain of 45 kDa both under reduced and nonreduced conditions from lysates of 125I-surface-labeled cells. Sequential immunodepletion experiments using lysates of 125I-labeled T3/TCR+ cells showed that Tp45 was distinct from the alpha chain of the TCR complex. However, incubation of such cells with either anti-T3 or anti-TCR monoclonal antibody induced complete modulation of both the T3/TCR complex and Tp45. Conversely, complete modulation of both Tp45 and the T3/TCR complex was observed after incubation with anti-Tp45 antibody. Functional studies showed that anti-Tp45 antibody induced high levels of interleukin 2 production in Jurkat cells. In addition, incubation of these cells with the antibody resulted in Ca2+ mobilization from internal stores. Anti-Tp45 antibody reacted with 3-19% peripheral blood (E-rosette-positive) T cells in individual donors. The magnitude of the proliferative response elicited by anti-Tp45 antibody for peripheral blood T cells was lower than that induced by an anti-T3 antibody. This observation is compatible with the idea that only a subpopulation of T cells is reactive with anti-Tp45. Multicolor flow cytometry analysis showed that the Tp45+ cells belong preferentially to the T8 subset.

Induction of an immune response through the idiotypic network with monoclonal anti-idiotype antibodies in the carcinoembryonic antigen system.

Anti-idiotype antibodies can mimic the conformational epitopes of the original antigen and act as antigen substitutes for vaccination and/or serological purposes. To investigate this possibility concerning the tumor marker carcinoembryonic antigen (CEA), BALB/c mice were immunized with the previously described anti-CEA monoclonal antibody (MAb) 5.D11 (AB1). After cell fusion, 15 stable cloned cell lines secreting anti-Ids (AB2) were obtained. Selected MAbs gave various degrees of inhibition (up to 100%) of the binding of 125I-labeled CEA to MAb 5.D11. Absence of reactivity of anti-Id MAbs with normal mouse IgG was first demonstrated by the fact that anti-Id MAbs were not absorbed by passage through a mouse IgG column, and second because they bound specifically to non-reduced MAb 5.D11 on Western blots. Anti-5.D11 MAbs did not inhibit binding to CEA of MAb 10.B9, another anti-CEA antibody obtained in the same fusion as 5.D11, or that of several anti-CEA MAbs reported in an international workshop, with the exception of two other anti-CEA MAbs, both directed against the GOLD IV epitope. When applied to an Id-anti-Id competitive radioimmunoassay, a sensitivity of 2 ng/ml of CEA was obtained, which is sufficient for monitoring circulating CEA in carcinoma patients. To verify that the anti-Id MAbs have the potential to be used as CEA vaccines, syngeneic BALB/c mice were immunized with these MAbs (AB2). Sera from immunized mice were demonstrated to contain AB3 antibodies recognizing the original antigen, CEA, both in enzyme immunoassay and by immunoperoxidase staining of human colon carcinoma. These results open the perspective of vaccination against colorectal carcinoma through the use of anti-idiotype antibodies as antigen substitutes.

Analysis of selectin ligands supporting hematologic malignancy cell interactions with their microenvironment : focus on leukemia and multiple myeloma

CONTEXTE: Les sélectines sont une famille de trois protéines qui règlent la capture et le roulement des leucocytes et qui initient la cascade d'adhésion. Elles contrôlent également la migration des leucocytes en réponse à un stimulus physiologique ou inflammatoire pour atteindre un organe cible. Le rôle des sélectines et des leurs ligands est bien connu dans l'adhésion des leucocytes normaux à l'endothélium; en revanche, la nature des ligands des sélectines exprimés par les cellules leucémiques et le myélome multiple est peu connue. La récente découverte que la E- et la P-sélectine sont exprimées par les cellules endothéliales et du stroma de la moelle osseuse, nous a incité à examiner leur rôle dans les interactions des cellules malignes avec leur environnement médullaire. RÉSULTATS: Les analyses ont été conduites sur les cellules du sang ou de la moelle osseuse prélevées à des patients atteints de leucémie aiguë ou de myélome multiple et sur des lignées cellulaires. Les ligands des sélectines qui ont été identifiés sur les blastes leucémiques ou les plasmocytes, sont « P-selectin glycoprotein ligand-1 » (PSGL-1), CD44, CD43 et l'endoglycan (EGC), ainsi que les saccharides fucosylés sLex et CLA. Nous avons vérifié dans des expériences d'adhésion cellulaire effectuées dans des conditions de flux que ces ligands sont fonctionnels, étant porteurs des sucres mentionnés, et qu'ils sont capables de supporter le roulement cellulaire dépendant des sélectines. De plus, nous avons montré que la liaison de ces ligands génère des signaux intracellulaires favorisant la prolifération et la survie des cellules de myélome. CONCLUSION. Les données présentées ici montrent que la E- et la P- sélectine du microenvironnement médullaire interagissent avec les cellules leucémiques et de myélome multiple, et que ces interactions activent des voies de signalisation contrôlant la prolifération et la survie cellulaire. Ces effets protecteurs sont impliqués dans la persistance de clones cellulaires malins résistant aux traitements et peuvent conduire à la récidive de la maladie. L'inhibition de ces interactions pourrait fournir de nouvelles options thérapeutiques pour le traitement de ces maladies de mauvais pronostic. - BACKGROUND: Selectins are a family of glycoproteins involved in the first steps of the adhesion cascade, tethering and rolling, during which leukocytes sense tissue specific signals and commit the cells to enter in a particular organ or inflammation site. While the role of selectins and their ligands is well established in supporting normal leukocyte adhesion to vascular endothelium, our knowledge of selectin ligands in two hematological malignancies, acute leukemia and multiple myeloma, is incomplete. The recent discovery that E- and P- selectin are also expressed on bone marrow (BM) endothelial and stromal cells, prompted us to investigate a potential role in selectin-mediated interaction of malignant cells with its protective BM microenvironment. RESULTS. Using cells obtained from blood or BM of patients affected by acute myeloid or lymphoblastic leukemia, or multiple myeloma, as well as cell lines, we characterized the expression of selectin ligands on blasts and plasma cells and identified P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1), CD44, CD43 and endoglycan (EGC), as well as sLex/CLA determinants. Rolling assays under flow conditions allowed us to verify that these ligands are functional, i.e. correctly glycosylated and able to support selectin-mediated rolling. Moreover, we demonstrated that these ligands trigger proliferation and pro-survival signals upon engagement on myeloma cells. CONCLUSIONS. Data presented here demonstrate that E- and P-selectin in the BM microenvironment interact with leukemia and myeloma cells, and suggest that they have an impact on proliferation and survival of malignant plasma cells. These protective effects may induce drug resistance in malignant clones, leading to disease relapse. Interfering with these interactions could provide new therapeutic options. - Le corps humain dépend du système immunitaire pour sa protection face aux agressions, notamment des bactéries ou des virus, ou face à une dysfonction de l'organisme. Ce système est composé de plusieurs types cellulaires, regroupés sous le nom de leucocytes, qui participent à son fonctionnement. Ces cellules se développent à partir d'une cellule souche hématopo'iétique commune qui réside dans la moelle osseuse. Comme c'est le cas dans les autres tissus, les cellules du système immunitaire peuvent aussi développer des cancers, appelés tumeurs hématopoïétiques ou tumeurs du sang. Bien que ces maladies puissent être traitées avec succès grâce à de fortes doses de chimiothérapies ou à d'autres moyens comme les greffes, les patients connaissent un fort taux de rechute. La raison de ces récidives est la survie d'une partie des cellules malignes dans la moelle osseuse, où elles reçoivent une protection au traitement par le biais de l'interaction avec d'autres cellules. Les sélectines (E-, P- et L-sélectine) régulent l'interaction des leucocytes avec l'endothélium (la paroi des vaisseaux sanguins), d'autres leucocytes et les plaquettes ; ces interactions surviennent quand les leucocytes atteignent un site d'inflammation ou un organe cible. Dans la moelle osseuse, la E- et la P-sélectine se trouvent sur les cellules de l'endothélium et sur les macrophages, qui sont d'autres leucocytes faisant partie du stroma de la moelle. Elles pourraient être impliquées dans la protection des cellules cancéreuses évoquée plus haut. Les molécules d'adhésion avec lesquelles les sélectines s'associent, autrement dit les ligands des sélectines, sont des glycoprotéines. Ces protéines ont besoin de sucres spécifiques pour acquérir une telle capacité d'adhésion. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié deux types de cellules extraites du sang et de la moelle osseuse des patients atteints d'une leucémie aiguë (les blastes) ou de myélome multiple (les plasmocytes), et leur capacité à se lier aux sélectines. Nous avons démontré une interaction entre ces cellules malignes et la E- et/ou la P-sélectine, à condition que les ligands soient correctement décorés. De plus, lors que les plasmocytes se lient aux sélectines, une cascade de signaux à l'intérieur des cellules stimule leur prolifération et leur survie. L'ensemble de ces résultats permet l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles de ces hémopathies de mauvais pronostic.

GLUT3 is induced during epithelial-mesenchymal transition and promotes tumor cell proliferation in non-small cell lung cancer.

BACKGROUND: Alterations in glucose metabolism and epithelial-mesenchymal transition (EMT) constitute two important characteristics of carcinoma progression toward invasive cancer. Despite an extensive characterization of each of them separately, the links between EMT and glucose metabolism of tumor cells remain elusive. Here we show that the neuronal glucose transporter GLUT3 contributes to glucose uptake and proliferation of lung tumor cells that have undergone an EMT. RESULTS: Using a panel of human non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines, we demonstrate that GLUT3 is strongly expressed in mesenchymal, but not epithelial cells, a finding corroborated in hepatoma cells. Furthermore, we identify that ZEB1 binds to the GLUT3 gene to activate transcription. Importantly, inhibiting GLUT3 expression reduces glucose import and the proliferation of mesenchymal lung tumor cells, whereas ectopic expression in epithelial cells sustains proliferation in low glucose. Using a large microarray data collection of human NSCLCs, we determine that GLUT3 expression correlates with EMT markers and is prognostic of poor overall survival. CONCLUSIONS: Altogether, our results reveal that GLUT3 is a transcriptional target of ZEB1 and that this glucose transporter plays an important role in lung cancer, when tumor cells loose their epithelial characteristics to become more invasive. Moreover, these findings emphasize the development of GLUT3 inhibitory drugs as a targeted therapy for the treatment of patients with poorly differentiated tumors.

Targeting renal cell carcinoma with NVP-BEZ235, a dual PI3K/mTOR inhibitor, in combination with sorafenib.

Background: Targeted therapies for metastatic renal cell carcinoma (RCC), including mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibitors and small-molecule multikinase inhibitors, have produced clinical effects. However, most patients acquire resistance over time. Thus, new therapeutic strategies need to be developed. Here, we evaluated the effect of the dual PI3K/mTOR inhibitor NVP-BEZ235, in combination with the multikinase inhibitor sorafenib on renal cancer cell proliferation and survival in vitro as well as on tumor growth in vivo.Methods: The renal carcinoma cell lines 786-0 and Caki-1 were treated with NVP-BEZ235 or sorafenib, either alone or in combination. Tumor cell proliferation and apoptosis were investigated in vitro. The anticancer efficacy of NVP-BEZ235 alone, or in combination with sorafenib, was also evaluated on RCC xenografts in nude mice.Results: Treatment of 786-0 and Caki-1 cells with NVP-BEZ235 or sorafenib resulted in reduced tumor cell proliferation and increased tumor cell apoptosis in vitro. The combination of NVP-BEZ235 and sorafenib was more effective than each compound alone. Similarly, in vivo, NVP-BEZ235 or sorafenib reduced the growth of xenografts generated from 786-0 or Caki-1 cells. The antitumor efficacy of NVP-BEZ235 in combination with sorafenib was superior to NVP-BEZ235 or sorafenib alone.Conclusions: Our findings indicate that the simultaneous use of NVP-BEZ235 and sorafenib has greater antitumor benefit compared to either drug alone and thus provides a treatment strategy in RCC.