Human polymeric IgA is superior to IgG and single-chain Fv of the same monoclonal specificity to inhibit urease activity associated with Helicobacter pylori.

Helicobacter-induced gastritis is considered nowadays an epidemic, the prevalence of which is one of the highest world-wide (70%), with as much as 40% of the population in industrialized countries. Helicobacter pylori (H. pylori) antigens (Ag) capable to elicit a protective immune response in animal models have been identified, but these antigens have not been shown to be strongly immunogenic when administered to humans. Due to their stability in the gastric environment and avidity, passive administration of secretory immunoglobulin A (SIgA) antibodies (Ab) targeting protective Ag might be particularly relevant as a substitute or complement to current therapies. To this aim, we have designed expression vectors to convert a scFv polypeptide specific for H. pylori urease subunit A into human IgG, polymeric IgA (IgAp/d) and SIgA. Purified proteins show proper binding characteristics toward both the native and denatured forms of H. pylori urease. The direct comparison between different isotype and molecular forms, but of unique specificity, demonstrates that SIgA and IgAp/d are more efficient in blocking free and H. pylori-associated urease than IgG and scFv. We conclude that the expression system reported herein will represent a valuable tool to produce human SIgA Ab of multiple specificities against H. pylori antigens involved in colonization and persistence.

Expression of a functional single chain antibody on the surface of extracellular enveloped vaccinia virus as a step towards selective tumour cell targeting.

Recombinant vaccinia virus with tumour cell specificity may provide a versatile tool either for direct lysis of cancer cells or for the targeted transfer of genes encoding immunomodulatory molecules. We report the expression of a single chain antibody on the surface of extracellular enveloped vaccinia virus. The wild-type haemagglutinin, an envelope glycoprotein which is not required for viral infection and replication, was replaced by haemagglutinin fusion molecules carrying a single chain antibody directed against the tumour-associated antigen ErbB2. ErbB2 is an epidermal growth factor receptor-related tyrosine kinase overexpressed in a high percentage of human adenocarcinomas. Two fusion proteins carrying the single chain antibody at different NH2-terminal positions were expressed and exposed at the envelope of the corresponding recombinant viruses. The construct containing the antibody at the site of the immunoglobulin-like loop of the haemagglutinin was able to bind solubilized ErbB2. This is the first report of replacement of a vaccinia virus envelope protein by a specific recognition structure and represents a first step towards modifying the host cell tropism of the virus.

Pharmacokinetics and posterior segment biodistribution of ESBA105, an anti-TNF-alpha single-chain antibody, upon topical administration to the rabbit eye.

PURPOSE: The purpose of this study was to characterize local distribution and systemic absorption of the tumor necrosis factor (TNF)-alpha inhibitory single-chain antibody fragment (scFv) ESBA105 following topical administration to the eye in vivo. METHODS: Rabbits received ESBA105 as topical eye drops in two dosing regimens. First, pharmacokinetics after the topical route of administration was compared to the intravenous (i.v.) route by means of applying the identical cumulative daily dose of ESBA105. In a second study rabbits received five eye drops daily for six consecutive days in a lower frequency topical dosing regimen. Kinetics and biodistribution of ESBA105 in ocular tissues and fluids as well as in sera were determined in all animals. RESULTS: After topical administration to the eye, ESBA105 quickly reaches therapeutic concentrations in all ocular compartments. Systemic exposure after topical administration is 25,000-fold lower than exposure after i.v. injection of the identical cumulative daily dose. ESBA105 levels in vitreous humor and neuroretina are significantly higher on topical administration than after i.v. injection. Absolute and relative intraocular biodistribution of ESBA105 is different with topical and systemic delivery routes. Compared to its terminal half-life in circulation (7 hours), the vitreal half-life of ESBA105 is significantly enhanced (16-24 hours). CONCLUSIONS: On topical administration, ESBA105 is efficiently absorbed and distributed to all compartments of the eye, whereby systemic drug exposure is very low. Based on its unique intraocular biodistribution and pharmacokinetics and the absolute intraocular levels reached, topical ESBA105 appears highly attractive for treatment of various ophthalmological disorders.

Coexpression of the T-cell receptor constant alpha domain triggers tumor reactivity of single-chain TCR-transduced human T cells.

Transfer of tumor antigen-specific T-cell receptors (TCRs) into human T cells aims at redirecting their cytotoxicity toward tumors. Efficacy and safety may be affected by pairing of natural and introduced TCRalpha/beta chains potentially leading to autoimmunity. We hypothesized that a novel single-chain (sc)TCR framework relying on the coexpression of the TCRalpha constant alpha (Calpha) domain would prevent undesired pairing while preserving structural and functional similarity to a fully assembled double-chain (dc)TCR/CD3 complex. We confirmed this hypothesis for a murine p53-specific scTCR. Substantial effector function was observed only in the presence of a murine Calpha domain preceded by a TCRalpha signal peptide for shuttling to the cell membrane. The generalization to a human gp100-specific TCR required the murinization of both C domains. Structural and functional T-cell avidities of an accessory disulfide-linked scTCR gp100/Calpha were higher than those of a dcTCR. Antigen-dependent phosphorylation of the proximal effector zeta-chain-associated protein kinase 70 at tyrosine 319 was not impaired, reflecting its molecular integrity in signaling. In melanoma-engrafted nonobese diabetic/severe combined immunodeficient mice, adoptive transfer of scTCR gp100/Calpha transduced T cells conferred superior delay in tumor growth among primary and long-term secondary tumor challenges. We conclude that the novel scTCR constitutes a reliable means to immunotherapeutically target hematologic malignancies.

Covalent assembly of a soluble T cell receptor-peptide-major histocompatibility class I complex.

We used stepwise photochemical cross-linking for specifically assembling soluble and covalent complexes made of a T-cell antigen receptor (TCR) and a class I molecule of the major histocompatibility complex (MHC) bound to an antigenic peptide. For that purpose, we have produced in myeloma cells a single-chain Fv construct of a TCR specific for a photoreactive H-2Kd-peptide complex. Photochemical cross-linking of this TCR single-chain Fv with a soluble form of the photoreactive H-2Kd-peptide ligand resulted in the formation of a ternary covalent complex. We have characterized the soluble ternary complex and showed that it reacted with antibodies specific for epitopes located either on the native TCR or on the Kd molecules. By preventing the fast dissociation kinetics observed with most T cell receptors, this approach provides a means of preparing soluble TCR-peptide-MHC complexes on large-scale levels.

Stable one-step technetium-99m labeling of His-tagged recombinant proteins with a novel Tc(I)-carbonyl complex.

We have developed a technetium labeling technology based on a new organometallic chemistry, which involves simple mixing of the novel reagent, a 99m Tc(I)-carbonyl compound, with a His-tagged recombinant protein. This method obviates the labeling of unpaired engineered cysteines, which frequently create problems in large-scale expression and storage of disulfide-containing proteins. In this study, we labeled antibody single-chain Fv fragments to high specific activities (90 mCi/mg), and the label was very stable to serum and all other challenges tested. The pharmacokinetic characteristics were indistinguishable from iodinated scFv fragments, and thus scFV fragments labeled by the new method will be suitable for biodistribution studies. This novel labeling method should be applicable not only to diagnostic imaging with 99mTc, but also to radioimmunotherapy approaches with 186/188 Re, and its use can be easily extended to almost any recombinant protein or synthetic peptide.

Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

Characterisation of heteromers and oligomers in the TNF family of ligands and receptors

TNF family ligands and receptors fulfill a number of functions, mainly in the immune system. For example, the ligands BAFF and APRIL control growth and survival of mature Β cells at various stages of differentiation. TNF family ligands usually form homotrimers, but heteromers have also been described for lymphotoxin α1β2 and for BAFF and APRIL. Interestingly, twenty BAFF homotrimers can assemble into virus-like particles coined BAFF 60-mer, which are superior to BAFF 3-mer regarding their ability to signal in primary Β cells. A screen was performed in 293T cells, by co-transfecting differently tagged ligands, to identify six novel heteromers. The specificity of these novel heteromers, however, did not correspond to that of orphan receptors in the TNFR family. Little is known about heteromers of BAFF and APRIL, in particular their receptor-binding specificity and their ability to signal. A method to produce and purify heteromers of defined stoechiometry was developed, and the resulting reagents were used to demonstrate that BAFF2APRIL, like BAFF, binds to all BAFF receptors - namely BAFFR, TACI and Β CM A -, while APRIL2BAFF and APRIL only binds to TACI and BCMA. Heteromers could signal via their cognate receptors, sometimes as potently and sometimes less potently than homomers, depending on the receptors. A promising system to measure the activity of single-chain homo- and heteromers in vivo was set up: it measures mature Β cell rescue upon administration of single-chain ligands into BAFF-ko mice. To tackle the question of the physiological importance of BAFF 60-mer, a point mutation that prevents assembly of mouse BAFF into 60-mer while retaining its ability to form trimers was identified. This mutation (E247K) was introduced by homologous recombination into mouse embryonic stem cells that are now being used to generate knock-in mice. Results obtained in this work will help to better understand the role of various BAFF and APRIL forms that are elevated in a several autoimmune diseases. - Les ligands et récepteurs de la famille du TNF joue un rôle prédominant dans le système immunitaire. Par exemple, les ligands BAFF et APRIL contrôlent la croissance et la survie des cellules Β matures à différents stades de différenciation. Ces ligands existent souvent sous forme d'homotrimères (3-mer), bien que des héteromères aient été décrits pour la lymphotoxine α1β2 et pour BAFF et APRIL. Dans le cas de BAFF, vingt trimères peuvent, telle une particule virale, s'assembler en 60-mer qui surpasse le 3-mer pour signaler dans des cellules Β primaires. Un crible effectué dans des cellules 293T, par co-transfection de ligands différemment marqués, a permis d'identifier six nouveaux heteromères dont la spécificité n'a, hélas, pas correspondu à celle d'un récepteur orphelin de la famille du TNFR. Les connaissances sur la spécificité de liaison aux récepteurs et la capacité à signaler des heteromères de BAFF et d'APRIL sont fragmentaires. Une méthode pour produire et purifier des heteromères "simple chaîne" de stoechiométrie déterminée a été mise au point, et les réactifs ainsi obtenus utilisés pour démontrer que BAFF2APRIL, comme BAFF, lie tous les récepteurs de BAFF - c'est-à-dire BAFFR, TACI et BCMA -, alors qu'APRIL2BAFF et APRIL ne lient que TACI et BCMA. Les héteromères peuvent transmettre des signaux, parfois aussi bien et parfois plus faiblement que les homomères, selon les récepteurs. Un système prometteur pour mesurer l'activité des ligands simple chaîne in vivo a été mis au point. Il mesure la réapparition de cellules Β matures dans des souris déficientes pour BAFF après administration des ligands. Pour s'attaquer à la question de l'importance physiologique du 60-mer de BAFF, ime mutation empêchant l'assemblage en 60-mer sans affecter la capacité à former des trimères a été identifiée. Cette mutation (E247K) a été introduite par recombinaison homologue dans des cellules souches embryonnaires de souris qui sont utilisées pour obtenir des souris déficientes en BAFF 60-mer. Les résultats de ces travaux contribueront à mieux cerner le rôle des différentes formes de BAFF et d'APRIL produites en excès dans plusieurs maladies auto-immunes.

Development, optimization, and validation of novel anti-TEM1/CD248 affinity agent for optical imaging in cancer.

Tumor Endothelial Marker-1 (TEM1/CD248) is a tumor vascular marker with high therapeutic and diagnostic potentials. Immuno-imaging with TEM1-specific antibodies can help to detect cancerous lesions, monitor tumor responses, and select patients that are most likely to benefit from TEM1-targeted therapies. In particular, near infrared(NIR) optical imaging with biomarker-specific antibodies can provide real-time, tomographic information without exposing the subjects to radioactivity. To maximize the theranostic potential of TEM1, we developed a panel of all human, multivalent Fc-fusion proteins based on a previously identified single chain antibody (scFv78) that recognizes both human and mouse TEM1. By characterizing avidity, stability, and pharmacokinectics, we identified one fusion protein, 78Fc, with desirable characteristics for immuno-imaging applications. The biodistribution of radiolabeled 78Fc showed that this antibody had minimal binding to normal organs, which have low expression of TEM1. Next, we developed a 78Fc-based tracer and tested its performance in different TEM1-expressing mouse models. The NIR imaging and tomography results suggest that the 78Fc-NIR tracer performs well in distinguishing mouse- or human-TEM1 expressing tumor grafts from normal organs and control grafts in vivo. From these results we conclude that further development and optimization of 78Fc as a TEM1-targeted imaging agent for use in clinical settings is warranted.

Fibrinolysis in pregnancy: a study of plasminogen activator inhibitors.

During pregnancy the plasma concentration of two different inhibitors of plasminogen activators (PAIs) increases. The only one found in the plasma of nonpregnant women (PAI1) is immunologically related to a PAI of endothelial cells; its plasma activity, as deduced from the inhibition of single-chain tissue-type plasminogen activator (t-PA), increased from 3.4 +/- 2.3 U/mL (mean +/- 95% confidence limits) in the plasma of nonpregnant women to 29 +/- 7 U/mL at term, and its antigen level, measured by a radioimmunoassay, increased from 54 +/- 17 ng/mL to 144 +/- 25 ng/mL. In pregnancy plasma a second PAI (PAI 2) related to a PAI found in placenta extracts was observed. Its level, quantified with a radioimmunoassay, increased from below the detection limit (approximately 10 ng/mL) in normal plasma to 260 ng/mL at term. One hour after delivery, PAI 1 activities and antigen decreased sharply, but the PAI 2 antigen levels remained constant. Three days later, the PAI 1 antigen levels had fallen to normal levels, but the PAI 2 antigen levels were still at least eightfold above the nonpregnant values. During pregnancy, the t-PA and prourokinase (u-PA) antigen concentrations increased 50% and 200%, respectively, whereas the plasminogen and alpha 2-antiplasmin levels remained constant. Despite the large variations in the levels of PAs and PAIs, the overall fibrinolytic activity as measured in diluted plasma by a radioiodinated fibrin plate assay did not change significantly. Just after delivery, a great increase in the t-PA antigen levels was observed. Three to five days after delivery most parameters of the fibrinolytic system were normal again. Our results demonstrate that during pregnancy and in the puerperium profound alterations of the fibrinolytic system occur that are characterized by increases in PAs and their inhibitors, but these alterations do not affect the overall fibrinolytic activity.

Efficiency of recombinant human TNF in human cancer therapy.

Recombinant human tumour necrosis factor (TNF) has a selective effect on angiogenic vessels in tumours. Given that it induces vasoplegia, its clinical use has been limited to administration through isolated limb perfusion (ILP) for regionally advanced melanomas and soft tissue sarcomas of the limbs. When combined with the alkylating agent melphalan, a single ILP produces a very high objective response rate. In melanoma, the complete response (CR) rate is around 80% and the overall objective response rate greater than 90%. In soft tissue sarcomas that are inextirpable, ILP is a neoadjuvant treatment resulting in limb salvage in 80% of the cases. The CR rate averages 20% and the objective response rate is around 80%. The mode of action of TNF-based ILP involves two distinct and successive effects on the tumour-associated vasculature: first, an increase in endothelium permeability leading to improved chemotherapy penetration within the tumour tissue, and second, a selective killing of angiogenic endothelial cells resulting in tumour vessel destruction. The mechanism whereby these events occur involves rapid (of the order of minutes) perturbation of cell-cell adhesive junctions and inhibition of alphavbeta3 integrin signalling in tumour-associated vessels, followed by massive death of endothelial cells and tumour vascular collapse 24 hours later. New, promising approaches for the systemic use of TNF in cancer therapy include TNF targeting by means of single chain antibodies or endothelial cell ligands, or combined administration with drugs perturbing integrin-dependent signalling and sensitizing angiogenic endothelial cells to TNF-induced death.

Purification and ligand binding of a soluble class I major histocompatibility complex molecule consisting of the first three domains of H-2Kd fused to beta 2-microglobulin expressed in the baculovirus-insect cell system.

A recombinant baculovirus encoding a single-chain murine major histocompatibility complex class I molecule in which the first three domains of H-2Kd are fused to beta 2-microglobulin (beta 2-m) via a 15-amino acid linker has been isolated and used to infect lepidopteran cells. A soluble, 391-amino acid single-chain H-2Kd (SC-Kd) molecule of 48 kDa was synthesized and glycosylated in insect cells and could be purified in the absence of detergents by affinity chromatography using the anti-H-2Kd monoclonal antibody SF1.1.1.1. We tested the ability of SC-Kd to bind antigenic peptides using a direct binding assay based on photoaffinity labeling. The photoreactive derivative was prepared from the H-2Kd-restricted Plasmodium berghei circumsporozoite protein (P.b. CS) peptide 253-260 (YIPSAEKI), a probe that we had previously shown to be unable to bind to the H-2Kd heavy chain in infected cells in the absence of co-expressed beta 2-microglobulin. SC-Kd expressed in insect cells did not require additional mouse beta 2-m to bind the photoprobe, indicating that the covalently attached beta 2-m could substitute for the free molecule. Similarly, binding of the P.b. CS photoaffinity probe to the purified SC-Kd molecule was unaffected by the addition of exogenous beta 2-m. This is in contrast to H-2KdQ10, a soluble H-2Kd molecule in which beta 2-m is noncovalently bound to the soluble heavy chain, whose ability to bind the photoaffinity probe is greatly enhanced in the presence of an excess of exogenous beta 2-m. The binding of the probe to SC-Kd was allele-specific, since labeling was selectively inhibited only by antigenic peptides known to be presented by the H-2Kd molecule.

Secreted glutamic protease rescues aspartic protease Pep deficiency in Aspergillus fumigatus during growth in acidic protein medium.

In an acidic protein medium Aspergillus fumigatus secretes an aspartic endoprotease (Pep) as well as tripeptidyl-peptidases, a prolyl-peptidase and carboxypeptidases. In addition, LC-MS/MS revealed a novel glutamic protease, AfuGprA, homologous to Aspergillus niger aspergillopepsin II. The importance of AfuGprA in protein digestion was evaluated by deletion of its encoding gene in A. fumigatus wild-type D141 and in a pepΔ mutant. Either A. fumigatus Pep or AfuGprA was shown to be necessary for fungal growth in protein medium at low pH. Exoproteolytic activity is therefore not sufficient for complete protein hydrolysis and fungal growth in a medium containing proteins as the sole nitrogen source. Pep and AfuGprA constitute a pair of endoproteases active at low pH, in analogy to A. fumigatus alkaline protease (Alp) and metalloprotease I (Mep), where at least one of these enzymes is necessary for fungal growth in protein medium at neutral pH. Heterologous expression of AfuGprA in Pichia pastoris showed that the enzyme is synthesized as a preproprotein and that the propeptide is removed through an autoproteolytic reaction at low pH to generate the mature protease. In contrast to A. niger aspergillopepsin II, AfuGprA is a single-chain protein and is structurally more similar to G1 proteases characterized in other non-Aspergillus fungi.

Pretargeted radioimmunotherapy using genetically engineered antibody-streptavidin fusion proteins for treatment of non-hodgkin lymphoma.

Purpose: Pretargeted radioimmunotherapy (PRIT) using streptavidin (SAv)-biotin technology can deliver higher therapeutic doses of radioactivity to tumors than conventional RIT. However, "endogenous" biotin can interfere with the effectiveness of this approach by blocking binding of radiolabeled biotin to SAv. We engineered a series of SAv FPs that downmodulate the affinity of SAv for biotin, while retaining high avidity for divalent DOTA-bis-biotin to circumvent this problem.Experimental Design: The single-chain variable region gene of the murine 1F5 anti-CD20 antibody was fused to the wild-type (WT) SAv gene and to mutant SAv genes, Y43A-SAv and S45A-SAv. FPs were expressed, purified, and compared in studies using athymic mice bearing Ramos lymphoma xenografts.Results: Biodistribution studies showed delivery of more radioactivity to tumors of mice pretargeted with mutant SAv FPs followed by (111)In-DOTA-bis-biotin [6.2 +/- 1.7% of the injected dose per gram (%ID/gm) of tumor 24 hours after Y43A-SAv FP and 5.6 +/- 2.2%ID/g with S45A-SAv FP] than in mice on normal diets pretargeted with WT-SAv FP (2.5 +/- 1.6%ID/g; P = 0.01). These superior biodistributions translated into superior antitumor efficacy in mice treated with mutant FPs and (90)Y-DOTA-bis-biotin [tumor volumes after 11 days: 237 +/- 66 mm(3) with Y43A-SAv, 543 +/- 320 mm(3) with S45A-SAv, 1129 +/- 322 mm(3) with WT-SAv, and 1435 +/- 212 mm(3) with control FP (P < 0.0001)].Conclusions: Genetically engineered mutant-SAv FPs and bis-biotin reagents provide an attractive alternative to current SAv-biotin PRIT methods in settings where endogenous biotin levels are high. Clin Cancer Res; 17(23); 7373-82. (C)2011 AACR.

VEGF is a mediator of retinal pigment epithelium permeability leading to photoreceptor cell death in light-induced retinal degeneration : gene therapy strategy to prevent AMD-disorders

ABSTRACTIn normal tissues, a balance between pro- and anti-angiogenic factors tightly controls angiogenesis. Alterations of this balance may have pathological consequences. For instance, concerning the retina, the vascular endothelial growth factor (VEGF) is a potent pro-angiogenic factor, and has been identified has a key player during ocular neovascularization implicated in a variety of retinal diseases. In the exudative form (wet-form) of age-related macular degeneration (AMD), neovascularizations occurring from the choroidal vessels are responsible for a quick and dramatic loss of visual acuity. In diabetic retinopathy and retinopathy of prematurity, sprouting from the retinal vessels leads to vision loss. Furthermore, the aging of the population, the increased- prevalence of diabetes and the better survival rate of premature infants will lead to an increasing rate of these conditions. In this way, anti-VEGF strategy represents an important therapeutic target to treat ocular neovascular disorders.In addition, the administration of Pigmented Epithelial growth factor, a neurotrophic and an anti- angiogenic factor, prevents photoreceptor cell death in a model of retinal degeneration induced by light. Previous results analyzing end point morphology reveal that the light damage (LD) model is used to mimic retinal degenerations arising from environmental insult, as well as aging and genetic disease such as advanced atrophic AMD. Moreover, light has been identified as a co-factor in a number of retinal diseases, speeding up the degeneration process. This protecting effect of PEDF in the LD retina raises the possibility of involvement of the balance between pro- and anti-angiogenic factors not only for angiogenesis, but also in cell survival and maintenance.The aim of the work presented here was to evaluate the importance of this balance in neurodegenerative processes. To this aim, a model of light-induced retinal degeneration was used and characterized, mainly focusing on factors simultaneously controlling neuron survival and angiogenesis, such as PEDF and VEGF.In most species, prolonged intense light exposure can lead to photoreceptor cell damage that can progress to cell death and vision loss. A protocol previously described to induce retinal degeneration in Balb/c mice was used. Retinas were characterized at different time points after light injury through several methods at the functional and molecular levels. Data obtained confirmed that toxic level of light induce PR cell death. Variations were observed in VEGF pathway players in both the neural retina and the eye-cup containing the retinal pigment epithelium (RPE), suggesting a flux of VEGF from the RPE towards the neuroretina. Concomitantly, the integrity of the outer blood-retinal-barrier (BRB) was altered, leading to extravascular albumin leakage from the choroid throughout the photoreceptor layer.To evaluate the importance of VEGF during light-induced retinal degeneration process, a lentiviral vector encoding the cDNA of a single chain antibody directed against all VEGF-A isoforms was developed (LV-V65). The bioactivity of this vector to block VEGF was validated in a mouse model of laser-induced choroidal neovascularization mediated by VEGF upregulation. The vector was then used in the LD model. The administration of the LV-V65 contributed to the maintenance of functional photoreceptors, which was assessed by ERG recording, visual acuity measurement and histological analyses. At the RPE level, the BRB integrity was preserved as shown by the absence of albumin leakage and the maintenance of RPE cell cohesion.These results taken together indicate that the VEGF is a mediator of light induced PR degeneration process and confirm the crucial role of the balance between pro- and anti-angiogenic factors in the PR cell survival. This work also highlights the prime importance of BRB integrity and functional coupling between RPE and PR cells to maintain the PR survival. VEGF dysregulation was already shown to be involved in wet AMD forms and our study suggests that VEGF dysregulation may also occur at early stages of AMD and could thus be a potential therapeutic target for several RPE related diseases.RESUMEDans les différents tissues de l'organisme, l'angiogenèse est strictement contrôlée par une balance entre les facteurs pro- et anti-angiogéniques. Des modifications survenant dans cette balance peuvent engendrer des conséquences pathologiques. Par exemple, concernant la rétine, le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) est un facteur pro-angiogénique important. Ce facteur a été identifié comme un acteur majeur dans les néovascularisations oculaires et les processus pathologiques angiogéniques survenant dans l'oeil et responsables d'une grande variété de maladies rétiniennes. Dans la forme humide de la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), la néovascularisation choroïdienne est responsable de la perte rapide et brutale de l'acuité visuelle chez les patients affectés. Dans la rétinopathie diabétique et celle lié à la prématurité, l'émergence de néovaisseaux rétiniens est la cause de la perte de la vision. Les néovascularisations oculaires représentent la principale cause de cécité dans les pays développés. De plus, l'âge croissant de la population, la progression de la prévalence du diabète et la meilleure survie des enfants prématurés mèneront sans doute à l'augmentation de ces pathologies dans les années futures. Dans ces conditions, les thérapies anti- angiogéniques visant à inhiber le VEGF représentent une importante cible thérapeutique pour le traitement de ces pathologies.Plusieurs facteurs anti-angiogéniques ont été identifiés. Parmi eux, le facteur de l'épithélium pigmentaire (PEDF) est à la fois un facteur neuro-trophique et anti-angiogénique, et l'administration de ce facteur au niveau de la rétine dans un modèle de dégénérescence rétinienne induite par la lumière protège les photorécepteurs de la mort cellulaire. Des études antérieures basées sur l'analyse morphologique ont révélé que les modifications survenant lors de la dégénération induite suite à l'exposition à des doses toxiques de lumière représente un remarquable modèle pour l'étude des dégénérations rétiniennes suite à des lésions environnementales, à l'âge ou encore aux maladies génétiques telle que la forme atrophique avancée de la DMLA. De plus, la lumière a été identifiée comme un co-facteur impliqué dans un grand nombre de maladies rétiniennes, accélérant le processus de dégénération. L'effet protecteur du PEDF dans les rétines lésées suite à l'exposition de des doses toxiques de lumière suscite la possibilité que la balance entre les facteurs pro- et anti-angiogéniques soit impliquée non seulement dans les processus angiogéniques, mais également dans le maintient et la survie des cellules.Le but de ce projet consiste donc à évaluer l'implication de cette balance lors des processus neurodégénératifs. Pour cela, un modèle de dégénération induite par la lumière à été utilisé et caractérisé, avec un intérêt particulier pour les facteurs comme le PEDF et le VEGF contrôlant simultanément la survie des neurones et l'angiogenèse.Dans la plupart des espèces, l'exposition prolongée à une lumière intense peut provoquer des dommages au niveau des cellules photoréceptrices de l'oeil, qui peut mener à leur mort, et par conséquent à la perte de la vision. Un protocole préalablement décrit a été utilisé pour induire la dégénération rétinienne dans les souris albinos Balb/c. Les rétines ont été analysées à différents moments après la lésion par différentes techniques, aussi bien au niveau moléculaire que fonctionnel. Les résultats obtenus ont confirmé que des doses toxiques de lumière induisent la mort des photorécepteurs, mais altèrent également la voie de signalisation du VEGF, aussi bien dans la neuro-rétine que dans le reste de l'oeil, contenant l'épithélium pigmentaire (EP), et suggérant un flux de VEGF provenant de ΙΈΡ en direction de la neuro-rétine. Simultanément, il se produit une altération de l'intégrité de la barrière hémato-rétinienne externe, menant à la fuite de protéine telle que l'albumine, provenant de la choroïde et retrouvée dans les compartiments extravasculaires de la rétine, telle que dans la couche des photorécepteurs.Pour déterminer l'importance et le rôle du VEGF, un vecteur lentiviral codant pour un anticorps neutralisant dirigée contre tous les isoformes du VEGF a été développé (LV-V65). La bio-activité de ce vecteur a été testé et validée dans un modèle de laser, connu pour induire des néovascularisations choroïdiennes chez la souris suite à l'augmentation du VEGF. Ce vecteur a ensuite été utilisé dans le modèle de dégénération induite par la lumière. Les résultats des électrorétinogrammes, les mesures de l'acuité visuelle et les analyses histologiques ont montré que l'injection du LV-V65 contribue à la maintenance de photorécepteurs fonctionnels. Au niveau de l'EP, l'absence d'albumine et la maintenance des jonctions cellulaires des cellules de l'EP ont démontré que l'intégrité de la barrière hémato-rétinienne externe est préservée suite au traitement.Par conséquent, tous les résultats obtenus indiquent que le VEGF est un médiateur important impliquée dans le processus de dégénération induit par la lumière et confirme le rôle cruciale de la balance entre les facteurs pro- et anti-angiogéniques dans la survie des photorécepteurs. Cette étude révèle également l'importance de l'intégrité de la barrière hémato-rétinienne et l'importance du lien fonctionnel et structurel entre l'EP et les photorécepteurs, essentiel pour la survie de ces derniers. Par ailleurs, Cette étude suggère que des dérèglements au niveau de l'équilibre du VEGF ne sont pas seulement impliqués dans la forme humide de la DMLA, comme déjà démontré dans des études antérieures, mais pourraient également contribuer et survenir dans des formes précoces de la DMLA, et par conséquent le VEGF représente une cible thérapeutique potentielle pour les maladies associées à des anomalies au niveau de l'EP.