Caractérisation de stratégies stimulant l’immunité cellulaire par l’étude de la présentation antigénique d’une nanoparticule vaccinale et du blocage d’un mécanisme d’immunosuppression

Il existe plusieurs défis au développement d’une thérapie visant à stimuler l’immunité cellulaire. Dans la prévention contre certains virus et en immunothérapie du cancer, l’induction de lymphocytes T spécifiques est cependant primordiale. Dans la première partie de l’étude, nous avons porté notre attention sur la compréhension de la présentation croisée par le complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH I) médiée par des particules pseudo-virales (VLP) composées de la protéine de surface de potexvirus à laquelle nous avons ajouté un épitope de la protéine M1 du virus de l’influenza ou un épitope de la protéine gp100 du mélanome. Cette VLP se caractérise par sa capacité à stimuler, sans l’aide d’adjuvant, le système immunitaire et de présenter de façon croisée l’épitope inséré dans sa protéine de surface et ce, indépendamment de l’activité du protéasome. Nous avons, tout d’abord, comparé les propriétés de présentation antigénique croisée des VLP formées du virus de la mosaïque de la malva (MaMV) à celles des VLP du virus de la mosaïque de la papaye (PapMV). Les résultats confirment que ces propriétés sont partagées par plusieurs membres de la famille des potexvirus malgré des divergences de séquences (Hanafi et al. Vaccine 2010). De plus, nous avons procédé à des expériences pour préciser le mécanisme menant à la présentation de l’épitope inséré dans les VLP de PapMV. Les résultats nous confirment une voie vacuolaire dépendante de l’activité de la cathepsine S et de l’acidification des lysosomes pour l’apprêtement antigénique. L’induction de l’autophagie par les VLP semble également nécessaire à la présentation croisée par les VLP de PapMV. Nous avons donc établi un nouveau mécanisme de présentation croisée vacuolaire dépendant de l’autophagie (Hanafi et al. soumis Autophagy). En second lieu, en immunothérapie du cancer, il est aussi important de contrôler les mécanismes d’évasion immunitaire mis en branle par la tumeur. Nous avons spécifiquement étudié l’enzyme immunosuppressive indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO) (revue de la littérature dans les tumeurs humaines; Hanafi et al. Clin. Can. Res 2011) et son inhibition dans les cellules tumorales. Pour ce faire, nous avons tenté d’inhiber son expression par la fludarabine, agent chimiothérapeutique précédemment étudié pour son activité inhibitrice de l’activation de STAT1 (signal transducers and activators of transcription 1). Étonnamment, nos résultats ont montré l’inhibition d’IDO dans les cellules tumorales par la fludarabine, indépendamment de l’inhibition de la phosphorylation de STAT1. Nous avons démontré que le mécanisme d’action dépendait plutôt de l’induction de la dégradation d’IDO par le protéasome (Hanafi et al. PlosOne 2014). Les travaux présentés dans cette thèse ont donc portés autant sur la compréhension d’une nouvelle plateforme de vaccination pouvant médier l’activation de lymphocytes T CD8+ cytotoxiques et sur le contrôle d’une immunosuppression établie par les cellules tumorales pour évader au système immunitaire. Ces deux grandes stratégies sont à considérer en immunothérapie du cancer et la combinaison avec d’autres thérapies déjà existantes pourra permettre une meilleure réponse clinique.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Synteza, badania strukturalne i spektroskopowe oraz aktywność przeciwnowotworowa i przeciwdrobnoustrojowa nowych pochodnych salinomycyny

Wydział Chemii: Pracownia Chemii Bioorganicznej

Intestinal injury and endotoxemia in children undergoing surgery for congenital heart disease

RATIONALE: Children with congenital heart disease are at risk of gut barrier dysfunction and translocation of gut bacterial antigens into the bloodstream. This may contribute to inflammatory activation and organ dysfunction postoperatively. OBJECTIVES: To investigate the role of intestinal injury and endotoxemia in the pathogenesis of organ dysfunction after surgery for congenital heart disease. METHODS: We analyzed blood levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin (endotoxin activity assay) alongside global transcriptomic profiling and assays of monocyte endotoxin receptor expression in children undergoing surgery for congenital heart disease. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin were greater in children with duct-dependent cardiac lesions. Endotoxemia was associated with severity of vital organ dysfunction and intensive care stay. We identified activation of pathogen-sensing, antigen-processing, and immune-suppressing pathways at the genomic level postoperatively and down-regulation of pathogen-sensing receptors on circulating immune cells. CONCLUSIONS: Children undergoing surgery for congenital heart disease are at increased risk of intestinal mucosal injury and endotoxemia. Endotoxin activity correlates with a number of outcome variables in this population, and may be used to guide the use of gut-protective strategies.

Targeting stem cell niches and trafficking for cardiovascular therapy.

Regenerative cardiovascular medicine is the frontline of 21st-century health care. Cell therapy trials using bone marrow progenitor cells documented that the approach is feasible, safe and potentially beneficial in patients with ischemic disease. However, cardiovascular prevention and rehabilitation strategies should aim to conserve the pristine healing capacity of a healthy organism as well as reactivate it under disease conditions. This requires an increased understanding of stem cell microenvironment and trafficking mechanisms. Engagement and disengagement of stem cells of the osteoblastic niche is a dynamic process, finely tuned to allow low amounts of cells move out of the bone marrow and into the circulation on a regular basis. The balance is altered under stress situations, like tissue injury or ischemia, leading to remarkably increased cell egression. Individual populations of circulating progenitor cells could give rise to mature tissue cells (e.g. endothelial cells or cardiomyocytes), while the majority may differentiate to leukocytes, affecting the environment of homing sites in a paracrine way, e.g. promoting endothelial survival, proliferation and function, as well as attenuating or enhancing inflammation. This review focuses on the dynamics of the stem cell niche in healthy and disease conditions and on therapeutic means to direct stem cell/progenitor cell mobilization and recruitment into improved tissue repair.

The potential for chemical mixtures from the environment to enable the cancer hallmark of sustained proliferative signalling

The aim of this work is to review current knowledge relating the established cancer hallmark, sustained cell proliferation to the existence of chemicals present as low dose mixtures in the environment. Normal cell proliferation is under tight control, i.e. cells respond to a signal to proliferate, and although most cells continue to proliferate into adult life, the multiplication ceases once the stimulatory signal disappears or if the cells are exposed to growth inhibitory signals. Under such circumstances, normal cells remain quiescent until they are stimulated to resume further proliferation. In contrast, tumour cells are unable to halt proliferation, either when subjected to growth inhibitory signals or in the absence of growth stimulatory signals. Environmental chemicals with carcinogenic potential may cause sustained cell proliferation by interfering with some cell proliferation control mechanisms committing cells to an indefinite proliferative span.

Regulation of cell migration in cancer: investigation into the regulation of cancer cell blebbing in the extracellular matrix

Cell migration is a highly coordinated process and any aberration in the regulatory mechanisms could result in pathological conditions such as cancer. The ability of cancer cells to disseminate to distant sites within the body has made it difficult to treat. Cancer cells also exhibit plasticity that makes them able to interconvert from an elongated, mesenchymal morphology to an amoeboid blebbing form under different physiological conditions. Blebs are spherical membrane protrusions formed by actomyosin-mediated contractility of cortical actin resulting in increased hydrostatic pressure and subsequent detachment of the membrane from the cortex. Tumour cells use blebbing as an alternative mode of migration by squeezing through preexisting gaps in the ECM, and bleb formation is believed to be mediated by the Rho-ROCK signaling pathway. However, the involvement of transmembrane water and ion channels in cell blebbing has not been examined. In the present study, the role of the transmembrane water channels, aquaporins, transmembrane ion transporters and lipid signaling enzymes in the regulation of blebbing was investigated. Using 3D matrigel matrix as an in vitro model to mimic normal extracellular matrix, and a combination of confocal and time-lapse microscopy, it was found that AQP1 knockdown by siRNA ablated blebbing of HT1080 and ACHN cells, and overexpression of AQP1-GFP not only significantly increased bleb size with a corresponding decrease in bleb numbers, but also induced bleb formation in non-blebbing cell lines. Importantly, AQP1 overexpression reduces bleb lifespan due to faster bleb retraction. This novel finding of AQP1-facilitated bleb retraction requires the activity of the Na+/H+ pump as inhibition of the ion transporter, which was found localized to intracellular vesicles, blocked bleb retraction in both cell lines. This study also demonstrated that a differential regulation of cell blebbing by AQP isoforms exists as knockdown of AQP5 had no effect on bleb formation. Data from this study also demonstrates that the lipid signaling PLD2 signals through PA in the LPA-LPAR-Rho-ROCK axis to positively regulate bleb formation in both cell lines. Taken together, this work provides a novel role of AQP1 and Na+/H+ pump in regulation of cell blebbing, and this could be exploited in the development of new therapy to treat cancer.

Cytotoxicity and antiangiogenic activity of grandisin

Objectives The antitumoural properties of grandisin, a tetrahydrofuran neolignan from Piper solmsianum, were investigated by in-vitro and in-vivo assays using the Ehrlich ascites tumoural (EAT) model. Methods Viability of the tumour cells was evaluated by Trypan blue exclusion and MTT methods, after incubation with grandisin (0.017-2.3 mu M). The effects of grandisin on the activity of caspase-3, -6, -8, and -9 were also investigated using colorimetric protease kits. In-vivo studies were performed in EAT-bearing mice treated intraperitoneally with 2.5, 5 or 10 mg/kg grandisin for 10 days. Key findings Grandisin inhibited the growth of EAT cells, by both methods, with IC50 values less than 0.25 mu M. The results showed that the activity of all the caspases studied increased in grandisin-treated cells, when compared with control, non-treated cells. Administering grandisin to EAT-bearing mice increased survival of the animals, in a dose-dependent manner. Simultaneously, we detected a 66.35% reduction of intraperitoneal tumour cell burden in the animals treated with 10 mg/kg grandisin. Additionally, in these animals, the marked increase of vascular endothelial growth factor (VEGF) levels, induced by EAT development, was decreased with treatment with grandisin, resulting in a reduction of 32.1% of VEGF levels in the peritoneal washing supernatant, when compared with the control. Conclusions The results demonstrated that grandisin induced in-vitro cytotoxicity and antiangiogenic effects in mice while it acted against tumour evolution, prolonging host survival.

Immunostimulatory and cytotoxic activities of Indigofera suffruticosa (Fabaceae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cell blocks allow reliable evaluation of expression of basal (CK5/6) and luminal (CK8/18) cytokeratins and smooth muscle actin (SMA) in breast carcinoma

Objective:Gene expression studies have revealed several molecular subtypes of breast carcinoma with distinct clinical and biological behaviours. DNA microarray studies correlated with immunohistochemical profiling of breast carcinomas using cytokeratin (CK) markers, Her2/neu, oestrogen receptor (ER), and basal myoepithelial cell markers have identified five breast tumour subtypes: (i) luminal A (ER+; Her2/neu-), (ii) luminal B (ER+; Her2/neu+), (iii) Her2 overexpression (ER-; Her2/neu+), (iv) basal-like (ER-; Her2/neu-, CK5/6 and 14+), and (v) negative for all markers. Luminal carcinomas express cytokeratins in a luminal pattern (CK8/18), and the basal-like type expresses CK5/6 and CK14 or basal epithelial cell markers. CK5/6, CK8/18, and smooth muscle actin (SMA) expression were assessed in cell blocks and compared with expression in surgical specimens.Methods:Sixty-two cases of breast carcinoma diagnosed by fine needle aspiration cytology with cell blocks and available surgical specimens were included. Cell blocks containing at least 10 high-power fields each with at least 10 tumour cells and surgical specimens were immunostained for CK5/6, CK8/18 and SMA.Results:Percentage sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value and accuracy were, respectively, 77, 100, 100, 92 and 94 for CK5/6; 98, 66, 96, 80 and 95 for CK8/18; and 92, 96, 85, 98 and 95 for SMA.Conclusion:The identification of CK5/6, CK8/18 and SMA by immunohistochemistry in cell blocks can be a reliable method that yields results close to those obtained in surgical specimens, and can contribute to the classification of breast carcinomas with luminal and basal expression patterns, providing helpful information in the choice of treatment and in the evaluation of prognostic and predictive factors.

Absence of transforming growth factor-beta type II receptor is associated with poorer prognosis in HER2-negative breast tumours

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cytotoxic constituents of propolis inducing anticancer effects: a review

Objectives Propolis is a honeybee product used extensively in traditional medicine for its antioxidant, anti-inflammatory, immunomodulatory and anticancer effects. Propolis exhibits a broad spectrum of biological activities because it is a complex mixture of natural substances. In this review, the antitumour effects of propolis extracts and its constituents (e. g. flavonoids, terpenes and caffeic acid phenethyl ester) are discussed.Key findings The effect of propolis on experimental carcinogenesis is discussed, as well as its possible mechanisms of action against tumours, involving apoptosis, cell cycle arrest and interference on metabolic pathways. Propolis seems to be efficient against different tumour cells both in vitro and in vivo, which suggests its potential in the development of new anticancer drugs.Summary Propolis extracts may be important economically and would allow a relatively inexpensive cancer treatment. Preclinical investigations are needed to further elucidate the benefits of propolis and its antitumour properties.

Validation of a mutant of the pore-forming toxin sticholysin-I for the construction of proteinase-activated immunotoxins

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese e atividade citotóxica de alguns azido-ciclopaladados estabilizados com ligantes bifosfínicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeitos da injeção de solução bicarbonatada de ácido acetilsalicílico em mucosa colorretal de coelhos, com vistas a aplicação no preparo pré-operatório do cólon

INTRODUÇÃO: A recidiva local no câncer colorretal tem como principal causa o implante de células tumorais nas anastomoses. 11-15 Dessa maneira, lavagem química do lúmen intestinal é preconizada para evitar tanto o implante quanto à recidiva local. 11-28 em estudos prévios constatamos que a solução bicarbonatada de ácido acetilsalicílico tem efeitos citolíticos e anti-tumorais in-vitro.31 OBJETIVOS: Avaliar a toxicidade da solução de aspirina na mucosa colônica de coelhos com o objetivo de usá-la no preparo intestinal de portadores de câncer colorretal. MATERIAIS E MÉTODOS: Foram utilizados 20 coelhos. Um clampe vascular foi colocado acima do cólon sigmóide. Os animais foram submetidos a um enema com 50 ml da solução de aspirina ou soro fisiológico de acordo com o grupo. Os animais foram sacrificados ao término do procedimento ou tardiamente de acordo com o grupo. RESULTADOS: A solução de aspirina não altera a mucosa colônica de coelhos. CONCLUSÃO: O uso da solução bicarbonatada de ácido acetilsalicílico no preparo intestinal de portadores de câncer colorretal é clinicamente possível.