The alpha v beta 3 integrin as a tumor homing ligand for lymphocytes.

Despite the presence of tumor-specific effector cells in the circulation of cancer patients, the immune response of the majority of these patients is not sufficient to prevent the growth and spread of their tumors. That tumor cells can be killed in vitro by tumor-reactive cytotoxic T cells is testimony to the fact that the tumors are not inherently resistant to T cell killing, but rather that there is a failure in immune recognition and effector cell activation. Many reasons for this failure of the body's defense system have been suggested, including the inability of tumor-reactive lymphocytes to migrate to tumor tissue. Here we designed a strategy to improve homing of primary lymphocytes into vascularized tumors. As a homing molecule we selected the integrin alpha v beta 3 since it is expressed by angiogenic vascular endothelium in tumors. To promote lymphocyte adhesion to alpha v beta 3 we "painted" primary lymphocytes with a recombinant, glycosylphosphatidylinositol-linked high-affinity ligand for alpha v beta 3. These painted lymphocytes specifically bound to alpha v beta 3 in vitro and homed to vascularized, solid tumors in vivo. This novel strategy may provide a significant advance in anti-tumor treatment such as adoptive immune therapy.

Collagen (NeuraGen®) nerve conduits and stem cells for peripheral nerve gap repair.

Collagen nerve guides are used clinically for peripheral nerve defects, but their use is generally limited to lesions up to 3 cm. In this study we combined collagen conduits with cells as an alternative strategy to support nerve regeneration over longer gaps. In vitro cell adherence to collagen conduits (NeuraGen(®) nerve guides) was assessed by scanning electron microscopy. For in vivo experiments, conduits were seeded with either Schwann cells (SC), SC-like differentiated bone marrow-derived mesenchymal stem cells (dMSC), SC-like differentiated adipose-derived stem cells (dASC) or left empty (control group), conduits were used to bridge a 1cm gap in the rat sciatic nerve and after 2-weeks immunohistochemical analysis was performed to assess axonal regeneration and SC infiltration. The regenerative cells showed good adherence to the collagen walls. Primary SC showed significant improvement in distal stump sprouting. No significant differences in proximal regeneration distances were noticed among experimental groups. dMSC and dASC-loaded conduits showed a diffuse sprouting pattern, while SC-loaded showed an enhanced cone pattern and a typical sprouting along the conduits walls, suggesting an increased affinity for the collagen type I fibrillar structure. NeuraGen(®) guides showed high affinity of regenerative cells and could be used as efficient vehicle for cell delivery. However, surface modifications (e.g. with extracellular matrix molecule peptides) of NeuraGen(®) guides could be used in future tissue-engineering applications to better exploit the cell potential.

The zinc finger protein TcZFP2 binds target mRNAs enriched during Trypanosoma cruzi metacyclogenesis

Trypanosomes are parasitic protozoa in which gene expression is primarily controlled through the regulation of mRNA stability and translation. This post-transcriptional control is mediated by various families of RNA-binding proteins, including those with zinc finger CCCH motifs. CCCH zinc finger proteins have been shown to be essential to differentiation events in trypanosomatid parasites. Here, we functionally characterise TcZFP2 as a predicted post-transcriptional regulator of differentiation in Trypanosoma cruzi. This protein was detected in cell culture-derived amastigotes and trypomastigotes, but it was present in smaller amounts in metacyclic trypomastigote forms of T. cruzi. We use an optimised recombinant RNA immunopreciptation followed by microarray analysis assay to identify TcZFP2 target mRNAs. We further demonstrate that TcZFP2 binds an A-rich sequence in which the adenosine residue repeats are essential for high-affinity recognition. An analysis of the expression profiles of the genes encoding the TcZFP2-associated mRNAs throughout the parasite life cycle by microarray hybridisation showed that most of the associated mRNAs were upregulated in the metacyclic trypomastigote forms, also suggesting a role for TcZFP2 in metacyclic trypomastigote differentiation. Knockdown of the orthologous Trypanosoma brucei protein levels showed ZFP2 to be a positive regulator of specific target mRNA abundance.

Estudi de la relació estructura-funció de les proteïnes CPT1

En aquest treball s’ha analitzat la relació estructura-funció dels enzims CPT1, o Carnitina palmitoïltransferasa 1, que catalitza la reacció de transesterificació dels àcids grassos de cadena llarga a acil-carnitines, per tal que puguin accedir a la matriu mitocondrial i ser oxidats. Aquest enzim es troba estrictament regulat per malonil-CoA, primer intermediari de la síntesi d’àcids grassos, establint-se així una regulació coordinada entre la formació i la degradació de grasses. S’han estudiat els tres isotips de CPT1 descrits fins al moment: CPT1A, CPT1B i CPT1C. Mitjançant l’expressió heteròloga de mutants de CPT1A de rata i CPT1B de porc en el llevat P. pastoris, s’ha estudiat l’efecte sobre la inhibició per malonil-CoA de petits canvis en la seva estructura, per tal de trobar una relació entre la seva funció enzimàtica i la disposició conformacional de la proteïna. Segons els resultats obtinguts, el residu Glu590 de CPT1A de rata estaria impedint la unió de l’inhibidor, mentre que el residu Met593 estaria afavorint aquesta unió. Els estudis amb l’enzim CPT1B de porc demostraren l’existència d’un determinant positiu per la sensibilitat al malonil-CoA en els primers 18 residus de la proteïna, i definiren la posició Glu17 com la responsable de l’alta afinitat a la carnitina i la baixa sensibilitat a la inhibició per malonil-CoA (8). Es clonà i caracteritzà la regió promotora del gen de CPT1C humana, amb la intenció d’analitzar la funcionalitat de putatius elements de resposta identificats in silico. Cap dels elements estudiats resultà ser funcional in vivo. A més, es demostrà que la manca d’activitat catalítica de la proteïna no és deguda a l’extensió C-terminal que presenta respecte els isotips A i B, tot i presentar un alt percentatge d’identitat de seqüència. S’ha amplificat una isoforma humana de CPT1C (Pubmed Acc. Num. AK299866), corresponent a la regió carboxiterminal de la proteïna, que es pretén utilitzar per obtenir el primer cristall de la part soluble d’una proteïna CPT1.     

Étude de la fonction de GLUT8 sur un modèle de souris "knock-out"

Résumé GLUT8 est la première des nouvelles isoformes des GLUT récemment identifiés. Il est fortement exprimé dans les testicules et plus faiblement dans les blastocystes, le cerveau, particulièrement au niveau de l'hippocampe, et le coeur. En conditions basales, il est retenu dans un compartiment intracellulaire. Si on l'exprime en surface cellulaire, par la mutation du motif d'internalisation dileucine, il transporte le glucose avec une bonne affinité. Dans le but d'étudier sa fonction au niveau de l'organisme, nous avons créé un modèle de knock out conditionnel, en entourant le dernier exon du gène de GLUT8 par deux sites loxP. En croisant nos souris avec une souche de souris transgénique exprimant la cre-recombinase dans les cellules de la lignée germinale, nous avons généré un modèle de souris portant la délétion totale de GLUT8 de manière constitutionnelle. Les statistiques effectuées sur les premières naissances indiquent qu'une partie des souris knock out ne survit pas, suggérant un rôle de GLUT8 au niveau du développement embryonnaire. Les souris qui ont survécu ne présentent toutefois pas d'anomalies durant la croissance et sont fertiles. Elles ont des taux de glucose et d'insuline sanguins normaux. Au niveau cérébral, la structure de l'hippocampe n'est pas modifiée par la suppression de GLUT8, cependant, les souris GLUT8-/- présentent une prolifération cellulaire augmentée dans le gyrus denté. Cette augmentation de division cellulaire pourrait être la réponse adaptée à une éventuelle augmentation de la mort cellulaire au niveau de l'hippocampe. Elles ne semblent toutefois pas présenter de défauts cognitifs majeurs dans le bassin de Morris en conditions normales. Toutefois, en conditions de jeûne, elles tendent à une meilleure mémorisation à court terme. Les études morphologiques et histologiques au niveau cardiaque n'ont pas révélé de d'hypertrophie au niveau ventriculaire. La stimulation de la contraction à l'isoprotérénol n'a pas mis en évidence de défaut d'adaptation des coeurs GLUT8-/-. Cependant l'analyse fonctionnelle par électrocardiogramme, en conditions basales, a montré une augmentation de la durée de l'onde P, suggérant un défaut dans la dépolarisation des oreillettes. Nos résultats indiquent que GLUT8 ne joue pas un rôle prédominant dans la survie et la fonction basale des souris. Il pourrait jouer un rôle plus important dans des situations stressantes pour l'organisme, comme l'hypoglycémie ou les conditions d'ischémie qui induiraient son expression à la membrane plasmique et stimuleraient le captage du glucose. Abstract GLUT8 was the first of the recently identified isoform of the GLUT family proteins. It is strongly expressed in the testis. It is also found at a lower level in the blastocyst, in heart and in the brain. Under basal conditions, it is retained in the intracellular compartment, but when the internalization motif dileucine is mutated, GLUT8 translocates to the plasma membrane and transports glucose with a relatively high affinity. To study its function in vivo, we created a conditional knock out mouse model. To do so, we targeted the last exon of the GLUT8 gene with two loxP sites. We then crossed these mice with a transgenic model expressing the cre-recombinase in the gem' line to generate a constitutional total knock out mouse. The statistics made on the first breedings showed that some of the knock out mice do not survive, suggesting a role of GLUT8 in the embryonic development. Conversely mice who survive do not show developmental defects and they are fertile with normal glucose and insulin blood levels. In the brain, the general structure of the hippocampus is not modified by the deletion of GLUT8. However, GLUT8-/- mice show an increase in the cell proliferation in the dentate gyms. This cell proliferation could be due to an increase in the cell death in the hippocampus. When tested in the morris water maze, these mice do not show any cognitive defects in the basal conditions, but they have a tendency to learn better in fasted conditions. The morphological and histological studies made at the heart level did not show any cardiac hypertrophy in the ventricles. The stimulation with isoproterenol did not show any adaptation defects in the GLUT8-/- hearts. However, the functional analysis made in basal conditions with the electrocardiogram showed an increase in the P wave length, suggesting a defect in the atrial depolarization in the knock out mice. Overall, our results show that GLUT8 does not play an important role in the basal general functions in the mice, but might play a more important role during whole organism stress. Hypoglycaemia or ischemia, for example could stimulate the GLUT8 translocation to the plasma membrane to increase specifically glucose uptake. Résumé tout public Les différentes cellules de l'organisme possèdent des propriétés particulières, qui leur permettent de maintenir les fonctions de l'organe auquel elles appartiennent. La membrane plasmique qui les délimite sélectionne les substances qui vont pénétrer à l'intérieur de la cellule et permet ainsi de maintenir un environnement interne constant. Le glucose est une source d'énergie importante pour la cellule et doit pouvoir pénétrer à l'intérieur de la cellule. Il utilise pour cela des protéines de transport qui le feront passer de part et d'autre de la membrane. Les protéines de la famille des GLUT (pour GLUcose Transporter) possèdent cette capacité. GLUT8 est un membre de la famille des GLUT identifié récemment. Il possède la capacité de transporter le glucose quand il se présente à la surface de la cellule. Il est principalement exprimé dans les testicules, dans le coeur et le cerveau et durant le développement embryonnaire. Son rôle n'est toutefois pas encore défini. Ce travail consiste à étudier la fonction de GLUT8 au niveau de l'organisme entier. Nous avons créé un modèle de souris dans lesquelles l'expression de GLUT8 a été supprimée pour mettre en évidence son importance dans le maintien de l'intégrité des fonctions du corps. Les observations effectuées sur les souris qui n'expriment plus GLUT8 nous indiquent que leurs cellules prolifèrent plus vite au niveau de l'hippocampe. L'hippocampe est une structure située dans le cerveau qui est impliquée dans les phénomènes d'apprentissage. Les souris qui ont été testées dans des tâches d'apprentissage n'ont malgré cela pas montré une amélioration de la mémorisation. Dans le coeur, la suppression de GLUT8 semble présenter un défaut quand on mesure l'activité électrique du coeur par électrocardiogramme. Toutefois, ils fonctionnent normalement et ne présentent pas de défauts morphologiques en conditions normales. Les expériences effectuées sur les modèles de souris indiquent que GLUT8 ne jouerait pas un rôle prédominant dans le fonctionnement normal du corps. Il pourrait exercer sa fonction dans des situations plus particulières comme l'hypoglycémie, où il permettrait une meilleure capacité à transporter le glucose dans les cellules.

Direct presentation of a melanocyte-associated antigen in peripheral lymph nodes induces cytotoxic CD8+ T cells.

Encounter of self-antigens in the periphery by mature T cells induces tolerance in the steady-state. Hence, it is not understood why the same peripheral antigens are also promiscuously expressed in the thymus to mediate central tolerance. Here, we analyzed CD8(+) T-cell tolerance to such an antigen constituted by ovalbumin under the control of the tyrosinase promoter. As expected, endogenous CD8(+) T-cell responses were altered in the periphery of transgenic mice, resulting from promiscuous expression of the self-antigen in mature medullary epithelial cells and deletion of high-affinity T cells in the thymus. In adoptive T-cell transfer experiments, we observed constitutive presentation of the self-antigen in peripheral lymph nodes. Notably, this self-antigen presentation induced persisting cytotoxic cells from high-affinity CD8(+) T-cell precursors. Lymph node resident melanoblasts expressing tyrosinase directly presented the self-antigen to CD8(+) T cells, independently of bone marrow-derived antigen-presenting cells. This peripheral priming was independent of the subcellular localization of the self-antigen, indicating that this mechanism may apply to other melanocyte-associated antigens. Hence, central tolerance by promiscuous expression of peripheral antigens is a mandatory, rather than a superfluous, mechanism to counteract the peripheral priming, at least for self-antigens that can be directly presented in lymph nodes. The peripheral priming by lymph node melanoblasts identified here may constitute an advantage for immunotherapies based on adoptive T-cell transfer.

Correlation between vasoconstrictor roles and mRNA expression of alpha1-adrenoceptor subtypes in blood vessels of genetically engineered mice.

We examined the contribution of each alpha(1)-adrenoceptor (AR) subtype in noradrenaline (NAd)-evoked contraction in the thoracic aortas and mesenteric arteries of mice. Compared with the concentration-response curves (CRCs) for NAd in the thoracic aortas of wild-type (WT) mice, the CRCs of mutant mice showed a significantly lower sensitivity. The pD(2) value in rank order is as follows: WT mice (8.21) > alpha(1B)-adrenoceptor knockout (alpha(1B)-KO) (7.77) > alpha(1D)-AR knockout (alpha(1D)-KO) (6.44) > alpha(1B)- and alpha(1D)-AR double knockout (alpha(1BD)-KO) (5.15). In the mesenteric artery, CRCs for NAd did not differ significantly between either WT (6.52) and alpha(1B)-KO mice (7.12) or alpha(1D)-KO (6.19) and alpha(1BD)-KO (6.29) mice. However, the CRC maximum responses to NAd in alpha(1D)- and alpha(1BD)-KO mice were significantly lower than those in WT and alpha(1B)-KO mice. Except in the thoracic aortas of alpha(1BD)-KO mice, the competitive antagonist prazosin inhibited the contraction response to NAd with high affinity. However, prazosin produced shallow Schild slopes in the vessels of mice lacking the alpha(1D)-AR gene. In the thoracic aorta, pA(2) values in WT mice for KMD-3213 and BMY7378 were 8.25 and 8.46, respectively, and in alpha(1B)-KO mice they were 8.49 and 9.13, respectively. In the mesenteric artery, pA(2) values in WT mice for KMD-3213 and BMY7378 were 8.34 and 7.47, respectively, and in alpha(1B)-KO mice they were 8.11 and 7.82, respectively. These pharmacological findings were in fairly good agreement with findings from comparison of CRCs, with the exception of the mesenteric arteries of WT and alpha(1B)-KO mice, which showed low affinities to BMY7378. We performed a quantitative analysis of the mRNA expression of each alpha(1)-AR subtype in these vessels in order to examine the correlation between mRNA expression level and the predominance of each alpha(1)-AR subtype in mediating vascular contraction. The rank order of each alpha(1)-AR subtype in terms of its vasoconstrictor role was in fairly good agreement with the level of expression of mRNA of each subtype, that is, alpha(1D)-AR > alpha(1B)-AR > alpha(1A)-AR in the thoracic aorta and alpha(1D)-AR > alpha(1A)-AR > alpha(1B)-AR in the mesenteric artery. No dramatic compensatory change of alpha(1)-AR subtype in mutant mice was observed in pharmacological or quantitative mRNA expression analysis.

On the significance of CD8 alpha alpha expression for T cell memory.

Longitudinal studies on the kinetics of viral antigen specific CD8 T cell responses have led to a model whereby a relatively small subset of the primary effector CD8 T cells expanding after the first week of acute viral infection initiate a program of cell survival and differentiation into long lived memory T cells. These T cells are then critical for maintaining protective immunity to subsequent viral infection. Recent observations, using fluorescent tetramers of the MHC class Ib molecule TL, link transient expression of CD8alphaalpha homodimers on expanding primary effector CD8 T cells to the generation of memory cells. At present it is controversial what the role of CD8alphaalpha is in the generation of memory CD8 T cells. The involvement of the high affinity CD8alphaalpha ligand, the TL molecule, is not understood either. However, evidence from two viral infection models in mice, including one paper in this issue of the European Journal of Immunology, suggest a role for CD8alphaalpha in this process and call for additional research focus into these issues.

Multifunctional ligands for application in Alzheimer’s Disease: molecular modelling and biological evaluation

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of British Columbia, Canadà, entre 2010 i 2012 La malaltia d'Alzheimer (MA) representa avui la forma més comuna de demència en la població envellida. Malgrat fa 100 anys que va ser descoberta, encara avui no existeix cap tractament preventiu i/o curatiu ni cap agent de diagnòstic que permeti valorar quantitativament l'evolució d'aquesta malaltia. L'objectiu en el que s'emmarca aquest treball és contribuir a aportar solucions al problema de la manca d'agents terapèutics i de diagnosi, unívocs i rigorosos, per a la MA. Des del camp de la química bioinorgànica és fàcil fixar-se en l'excessiva concentració d'ions Zn(II) i Cu(II) en els cervells de malalts de MA, plantejar-se la seva utilització com a dianes terapèutica i, en conseqüència, cercar agents quelants que evitin la formació de plaques senils o contribueixin a la seva dissolució. Si bé aquest va ser el punt de partida d’aquest projecte, els múltiples factors implicats en la patogènesi de la MA fan que el clàssic paradigma d’ ¨una molècula, una diana¨ limiti la capacitat de la molècula de combatre aquesta malaltia tan complexa. Per tant, un esforç considerable s’ha dedicat al disseny d’agentsmultifuncionals que combatin els múltiples factors que caracteritzen el desenvolupament de la MA. En el present treball s’han dissenyat agents multifuncionals inspirats en dos esquelets moleculars ben establers i coneguts en el camp de la química medicinal: la tioflavina-T (ThT) i la deferiprona (DFP). La utilització de tècniques in silico que inclouen càlculs farmacocinètics i modelatge molecular ha estat un procés cabdal per a l’avaluació dels millors candidats en base als següents requeriments: (a) compliment de determinades propietats farmacocinètiques que estableixin el seu possible ús com a fàrmac (b) hidrofobicitat adequada per travessar la BBB i (c) interacció amb el pèptid Aen solució.

Binding of amitriptyline to alpha 1-acid glycoprotein and its variants.

Binding studies have been performed between amitriptyline and i) native alpha 1-acid glycoprotein (AAG); ii) its desialylated form; iii) its two variants, S-AAG and F-AAG; and iv) a mixture of S-AAG and F-AAG. Scatchard analysis revealed the presence of two classes of binding sites on AAG. For native AAG, the first class (of high affinity) has an association constant (Ka1) of 1.5 x 10(6) L mol-1 and a number of binding sites per mole of protein (n1) of 0.25, while the second class (of low affinity) has a Ka2 of 3.2 x 10(4) L mol-1 and a n2 of 0.94. Similar data were found for desialylated AAG. S-AAG and F-AAG do not differ in their association constants measured with amitriptyline, but in their number of binding sites per mole of protein (n): S-AAG: n1 = 0.56, n2 = 0.52; F-AAG: n1 = 0.17, n2 = 0.71. These results confirm those of a previous study, in which a higher affinity of S-AAG towards various basic drugs in comparison with F-AAG has been found.

Alum interaction with dendritic cell membrane lipids is essential for its adjuvanticity.

As an approved vaccine adjuvant for use in humans, alum has vast health implications, but, as it is a crystal, questions remain regarding its mechanism. Furthermore, little is known about the target cells, receptors, and signaling pathways engaged by alum. Here we report that, independent of inflammasome and membrane proteins, alum binds dendritic cell (DC) plasma membrane lipids with substantial force. Subsequent lipid sorting activates an abortive phagocytic response that leads to antigen uptake. Such activated DCs, without further association with alum, show high affinity and stable binding with CD4(+) T cells via the adhesion molecules intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) and lymphocyte function-associated antigen-1 (LFA-1). We propose that alum triggers DC responses by altering membrane lipid structures. This study therefore suggests an unexpected mechanism for how this crystalline structure interacts with the immune system and how the DC plasma membrane may behave as a general sensor for solid structures.

BAL9141, a novel extended-spectrum cephalosporin active against methicillin-resistant Staphylococcus aureus in treatment of experimental endocarditis.

The therapeutic efficacy of BAL9141 (formerly Ro 63-9141), a novel cephalosporin with broad in vitro activity that also has activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), was investigated in rats with experimental endocarditis. The test organisms were homogeneously methicillin-resistant S. aureus strain COL transformed with the penicillinase-encoding plasmid pI524 (COL Bla+) and homogeneously methicillin-resistant, penicillinase-producing isolate P8-Hom, selected by serial exposure of parent strain P8 to methicillin. The MICs of BAL9141 for these organisms (2 mg/liter) were low, and BAL9141was bactericidal in time-kill curve studies after 24 h of exposure to either two, four, or eight times the MIC. Rats with experimental endocarditis were treated in a three-arm study with a continuous infusion of BAL5788 (formerly Ro 65-5788), a carbamate prodrug of BAL9141, or with amoxicillin-clavulanate or vancomycin. The rats were administered BAL9141 to obtain steady-state target levels of 20, 10, and 5 mg of per liter or were administered either 1.2 g of amoxicillin-clavulanate (ratio 5:1) every 6 h or 1 g of vancomycin every 12 h at changing flow rates to simulate the pharmacokinetics produced in humans by intermittent intravenous treatment. Treatment was started 12 h after bacterial challenge and lasted for 3 days. BAL9141 was successful in the treatment of experimental endocarditis due to either MRSA isolate COL Bla+ or MRSA isolate P8-Hom at the three targeted steady-state concentrations and sterilized >90% of cardiac vegetations (P < 0.005 versus controls; P < 0.05 versus amoxicillin-clavulanate and vancomycin treatment groups). These promising in vivo results with BAL9141 correlated with the high affinity of the drug for PBP 2a and its stability to penicillinase hydrolysis observed in vitro.

GacA-controlled activation of promoters for small RNA genes in Pseudomonas fluorescens.

The Gac/Rsm signal transduction pathway positively regulates secondary metabolism, production of extracellular enzymes, and biocontrol properties of Pseudomonas fluorescens CHA0 via the expression of three noncoding small RNAs, termed RsmX, RsmY, and RsmZ. The architecture and function of the rsmY and rsmZ promoters were studied in vivo. A conserved palindromic upstream activating sequence (UAS) was found to be necessary but not sufficient for rsmY and rsmZ expression and for activation by the response regulator GacA. A poorly conserved linker region located between the UAS and the -10 promoter sequence was also essential for GacA-dependent rsmY and rsmZ expression, suggesting a need for auxiliary transcription factors. One such factor involved in the activation of the rsmZ promoter was identified as the PsrA protein, previously recognized as an activator of the rpoS gene and a repressor of fatty acid degradation. Furthermore, the integration host factor (IHF) protein was found to bind with high affinity to the rsmZ promoter region in vitro, suggesting that DNA bending contributes to the regulated expression of rsmZ. In an rsmXYZ triple mutant, the expression of rsmY and rsmZ was elevated above that found in the wild type. This negative feedback loop appears to involve the translational regulators RsmA and RsmE, whose activity is antagonized by RsmXYZ, and several hypothetical DNA-binding proteins. This highly complex network controls the expression of the three small RNAs in response to cell physiology and cell population densities.

Development and evaluation of antibody-MHC/peptide conjugates as a new form of cancer immunotherapy

Summary One of the major goals of cancer immunotherapy is the induction of a specific and effective antitumor cytotoxic T lymphocyte (CTL) response. However, the downregulation of Class I Major Histocompatibility Complexes (MHC) expression and the low level of tumor peptide presentation on tumor cell surface, ás well as the low immunogenicity of tumor specific antigens, limit the effectiveness of anti-tumor CTL responses. On the other hand, monoclonal antibodies, which bind with high affinity to tumor cell surface markers, are powerful tumor targeting tools. However, their capacity to .kill cancer cells is limited and mAb cancer treatments usually require the addition of different form of chemotherapy. The new cancer immunotherapy strategy described herein combines the advantage of the high tumor targeting capacity of monoclonal antibodies (mAb) with the powerful cytotoxicity of CD8 T lymphocytes directed against highly antigenic peptide-MHC complexes. Monoclonal antibody Fab fragments directed against a cell surface tumor associated antigen (TAA) are chemically coupled to soluble MHC class I complexes carrying a highly antigenic peptide. Antibody guided targeting and oligomerization of numerous antigenic class IMHC/peptide complexes on tumor cell surfaces can redirect the cytotoxicity of peptide-specific CD8 T cells towards target cancer cells. After the description of the production of murine anti-tumor xMHC/peptide conjugates in the first part of this thesis, the therapeutic potential of such conjugates were sequentially investigated in different syngeneic tumor mouse models. As a first proof of principle, transgenic OT-1 mice and later CEA transgenic C57BL/6 (B6) mice, adoptively transferred with OT-1 spleen cells and immunized with ovalbumin, were used as a model of high frequency of ova peptide specific T cells. In these mice, growth inhibition and regression of palpable colon carcinoma expressing CEA, were obtained by systemic injection of anti-CEA Fab/H-2Kb/ova peptide conjugates. Next, LCMV virus and influenza virus infection of B6 mice were used as viral models to redirect natural antiviral CTL responses to tumors via conjugates loaded with viral peptides. We showed that in mice infected with the LCMV virus, subcutaneous CEA-expressing tumor cells were inhibited by the H2Db/GP33 restricted anti-viral CTL response when preincubated before grafting with anti-CEA Fab-H-2Db/GP33 peptide conjugates. In mice infected with the influenza virus, lung metastases expressing the HER2 antigen were inhibited by the H-2Db/NP366 restricted CTLs response when preincubated before injection with anti-Her2 Fab-H-2Db/NP366 peptide conjugates. In the last chapter, the stability of the peptide in the anti-CEA Fab-H-2Db/GP33 conjugates was improved by the covalent photocross-link of the GP33 peptide in the H-2Db MHC groove. Thus, LCMV immune mice could reject CEA expressing tumors when treated with systemic injections of anti-CEA FabH-2Db/GP33 cross-linked conjugates. These results are encouraging for the potential application of this strategy in clinic. Such conjugates could be used alone in patients boosted by the relevant virus, or used in combination with existing T cell based ìmmunotherapy. Résumé Une des principales approches utilisées dans l'immunothérapie contre le cancer consiste en l'induction d'une réponse T cytotoxique (CTL) spécifiquement dirigée contre la tumeur. Cependant, le faible niveau d'expression des complexes majeurs d'histocompatibilité de classe I (CMH I) et de présentation des peptides tumoraux à la surface des cellules cancéreuses ainsi que la faible immunogenicité des antigens tumoraux, limitent l'efficacité de la réponse CTL. D'autre part,. l'injection d'anticorps monoclonaux (mAb), se liant avec une haute affinité aux marqueurs de surface des cellules tumorales, a fourni des résultats cliniques encourageant. Cependant l'efficacité de ces mAbs contre des tumeur solides reste limitée et necessite souvent l'addition de chimiotherapie. La nouvelle stratégie thérapeutique décrite dans ce travail associe le fort pouvoir de localisation des anticorps monoclonaux et le fort pouvoir cytotoxique des lymphocytes T CD8+. Des fragments Fab d'anticorps monoclonaux, dirigés contre des antigènes surexprimés à la surface de cellules tumorales, ont été chimiquement couplés à des CMH I solubles, portant un peptide fortement antigénique. Le ciblage et l'oligomérisation à la surface des cellules tumorales de nombreux CMH I présentant un peptide antigénique, va réorienter la cytotoxicité des cellules T CD8+ spécifiques du peptide présenté, vers les cellules tumorales cibles. Après une description de la production de conjugé anti-tumeur x CMH Upeptide dans la première partie de cette thèse, le potentiel thérapeutique de tels conjugés a été successivement étudiés in vivo dans différents modèles de tumeur syngénéiques. Tout d'abord, des souris OT-1 transgéniques, puis des souris C57BL/6 (B6) transférées avec des cellules de rate OT-1 puis immunisées avec l'ovalbumine, ont été employées comme modèle de haute fréquence de cellules T CD8+ spécifiques du peptide ova. Chez ces souris, l'inhibition de la croissance et la régression de nodules palpables de carcinomes exprimant l'antigène caccino embryonaire (ACE), ont été obtenues par l'injection systémique de conjugés anti-ACE Fab/H-2Kb/ova. Par la suite, l'infection de souris B6 par le virus LCMV et par le virus de la grippe, ont été utilisés comme modèles viraux pour redirigées des réponses anti-virales naturelles vers les tumeurs, en utilisant des conjugés chargés avec des peptides viraux. Nous avons montré que .chez les souris infectées par le LCMV, la croissance de carcinome sous-cutané est empêchée par la réponse anti-virale, spécifique du complexe H2Db/GP33, lorsque les cellules tumorales greffées sont pré-incubées avec des conjugés anti-CEA Fab-H-2Db/GP33. Dans le cas de souris infectées par le virus de la grippe, la métastatisation de mélanomes pulmonaires exprimant l'antigène HER-2 est inhibée par la réponse anti-virale spécifique du complexe H-2Db/NP366, après pré-incubation des cellules tumorales avec des conjugés anti-Her2 FabxH-2Db/NP366. Dans le dernier chapitre, la liaison covalente du peptide GP33 dans le complexe H-2Db a amélioré la stabilité des conjugés correspondants et a permis le traitement systémique de souris greffées avec des tumeurs exprimant l'ACE et infectées par le LCMV. L'ensemble de ces résultats sont encourageant pour l'application de cette strategie en clinique. De tels conjugués pourraient être employés seuls ou en combinaison avec des protocols d'immunisation peptidique anti-tumoral. Résumé pour un large public Dans les pays industrialisés, le cancer se situe au deuxième rang des causes de mortalité après les maladies cardiovasculaires. Les principaux traitement de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches mises en oeuvre pour la lutte contre le cancer. Elle peut être humorale, et 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 proliferation des cellules tumorales exprimant l'antigène. Certains sont utilisés en clinique pour le traitement de lymphomes, de carcinomes de l'ovaire et du sein ou encore de carcinomes metastatiques du côlon. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements exigent souvent d'être combiner avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et reposer sur une démarche de type vaccinal, consistant à générer des lymphocytes T cytotoxiques (cytotoxic T lymphocytes :CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. 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. Or les cellules tumorales ne presentent pas efficacement les peptides antigèniques, car elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des antigènes d'histocompatibilité de classe I, des molécules d'adhésion et des cytokines costimulatrices, et par une faible expression des antigènes associés aux tumeurs. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL specifiquement dirigés contre des antigens tumoraux, les régressions tumorales obtenus grace à ces vaccinations sont relativement rares. Alors que chez les personnes atteintes du cancer on observe l'instauration d'une tolérance immunitaire vis-à-vis de la tumeur, à l'inverse, notre systeme immunitaire reste parfaitement capable de combattre des infection virales classiques, tels que la grippe, qui font aussi appel à une réponse T cytotoxique. Notre groupe de recherche a donc eu l'idee de développer une nouvelle approche thérapeutique où une réponse immunitaire anti-virale très efficace serait redirigée vers les tumeurs par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons chimiquement couplés des fragments d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes surexprimés à la surface de cellules tumorales, à des CMH I portant un peptide viral antigénique. Les cellules tumorales, ciblées par le fragment anticorps et couvertes d' antigènes viraux présentés par des molécules de CMH I, peuvent ainsi tromper les lymphocytes cytotoxiques anti-viraux qui vont détruire les cellules tumorales comme si elles étaient infectées par le virus. Suite à des résultats prometteurs obtenus in vitro avec différents conjugués anticorps-CMH humain de type HLA.A2/peptide Flu, le but du projet était de tester in vivo des conjugués anticorps-CMH I murins sur des modèles expérimentaux de souris. Tout d'abord, des souris transgéniques pour un recepteur T specifique du peptide ova, puis des transferts adoptifs de ces cellules T specifiques dans des souris immunocompétentes, ont été choisi comme modèle de haute fréquence des cellules T spécifiques, et ont permi de valider le principe de la strategie in vivo. Puis, deux modèles viraux ont été elaboré avec le virus LCMV et le virus Influenza, pour réorienter des réponses antivirales naturelles vers les tumeurs grâce à des conjugés chargés avec des peptides viraux. Nous avons montré la grande capacité de nos conjugués à rediriger des réponses cytotoxiques vers les tumeurs et inhiber la croissance de tumeurs syngénéiques sous cutanés et pulmonaires. Ces résultats d'inhibition tumorales obtenus dans des souris immunocompétentes, grâce à l'injection de conjugués anticorps xCMH/peptide et réorientant deux réponses antivirales différentes vers deux modèles tumoraux syngeneiques, sont encourageant pour l'application de cette nouvelle stratégie en clinique.

Insulin-like growth factor I (IGF I) stimulates DNA synthesis in fetal rat brain cell cultures.

Addition of insulin, IGF I or IGF II to serum-free cultures of fetal rat brain cells (gestation day 15/16) significantly stimulates DNA synthesis. The dose-response curves show that IGF I is more potent than insulin; half maximal stimulation of [3H]thymidine incorporation is obtained at about 0.4 nM IGF I and 14 nM insulin, respectively. Cultures initiated 2 days later (gestation day 17/18) showed a decreased responsiveness to both peptides. No additive effect was observed after combined addition of both peptides at near-maximal doses. Both peptides show a latency of action of about 12-18 h. In the presence of either IGF or insulin, neuronal as well as glial enzymes are increased, suggesting that neuronal and glial precursor cell division is influenced. IGF I and IGF II interact with a specific binding site for which insulin competes very weakly; however IGF I and IGF II bind with relatively high affinity to the insulin specific binding site. The present results support the hypothesis that both insulin and IGF stimulate mitotic activity by interacting with specific somatomedin receptors and suggest a physiological role of IGF in the developing brain.