Monitoring tumor antigen specific T-cell responses in cancer patients and phase I clinical trials of peptide-based vaccination.

Numerous phase I and II clinical trials testing the safety and immunogenicity of various peptide vaccine formulations based on CTL-defined tumor antigens in cancer patients have been reported during the last 7 years. While specific T-cell responses can be detected in a variable fraction of immunized patients, an even smaller but significant fraction of these patients have objective tumor responses. Efficient therapeutic vaccination should aim at boosting naturally occurring antitumor T- and B-cell responses and at sustaining a large number of tumor antigen specific and fully functional effector T cells at tumor sites. Recent progress in our ability to quantitatively and qualitatively monitor tumor antigen specific CD8 T-cell responses will greatly help in making rapid progress in this field.

Gauge transformations in the Lagrangian and Hamilton formalisms of generally covariant theories

We study spacetime diffeomorphisms in the Hamiltonian and Lagrangian formalisms of generally covariant systems. We show that the gauge group for such a system is characterized by having generators which are projectable under the Legendre map. The gauge group is found to be much larger than the original group of spacetime diffeomorphisms, since its generators must depend on the lapse function and shift vector of the spacetime metric in a given coordinate patch. Our results are generalizations of earlier results by Salisbury and Sundermeyer. They arise in a natural way from using the requirement of equivalence between Lagrangian and Hamiltonian formulations of the system, and they are new in that the symmetries are realized on the full set of phase space variables. The generators are displayed explicitly and are applied to the relativistic string and to general relativity.

Dimensional reduction and gauge group reduction in Bianchi-type cosmology

In this paper we examine in detail the implementation, with its associated difficulties, of the Killing conditions and gauge fixing into the variational principle formulation of Bianchi-type cosmologies. We address problems raised in the literature concerning the Lagrangian and the Hamiltonian formulations: We prove their equivalence, make clear the role of the homogeneity preserving diffeomorphisms in the phase space approach, and show that the number of physical degrees of freedom is the same in the Hamiltonian and Lagrangian formulations. Residual gauge transformations play an important role in our approach, and we suggest that Poincaré transformations for special relativistic systems can be understood as residual gauge transformations. In the Appendixes, we give the general computation of the equations of motion and the Lagrangian for any Bianchi-type vacuum metric and for spatially homogeneous Maxwell fields in a nondynamical background (with zero currents). We also illustrate our counting of degrees of freedom in an appendix.

Therapeutic cancer vaccines based on molecularly defined human tumor antigens.

The results of numerous phases I and II clinical trials testing the safety and immunogenicity of various cancer vaccine formulations based on cytolytic T lymphocytes (CTLs)-defined tumor antigens have been reported recently. Specific T cell responses can be detected in only a fraction of immunized patients. A smaller but significant fraction of these patients have objective tumor responses. Efficient therapeutic vaccination should aim at boosting naturally occurring anti-tumor responses and at sustaining a large contingent of tumor antigen-specific and fully functional effector T cells at tumor sites.

Cross section of a resonant-mass detector for scalar gravitational waves

Gravitationally coupled scalar fields, originally introduced by Jordan, Brans and Dicke to account for a non-constant gravitational coupling, are a prediction of many non-Einsteinian theories of gravity not excluding perturbative formulations of string theory. In this paper, we compute the cross sections for scattering and absorption of scalar and tensor gravitational waves by a resonant-mass detector in the framework of the Jordan-Brans-Dicke theory. The results are then specialized to the case of a detector of spherical shape and shown to reproduce those obtained in general relativity in a certain limit. Eventually we discuss the potential detectability of scalar waves emitted in a spherically symmetric gravitational collapse.

Multiscale descriptions of density-driven flow instabilities in porous media

Les instabilités engendrées par des gradients de densité interviennent dans une variété d'écoulements. Un exemple est celui de la séquestration géologique du dioxyde de carbone en milieux poreux. Ce gaz est injecté à haute pression dans des aquifères salines et profondes. La différence de densité entre la saumure saturée en CO2 dissous et la saumure environnante induit des courants favorables qui le transportent vers les couches géologiques profondes. Les gradients de densité peuvent aussi être la cause du transport indésirable de matières toxiques, ce qui peut éventuellement conduire à la pollution des sols et des eaux. La gamme d'échelles intervenant dans ce type de phénomènes est très large. Elle s'étend de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères à laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Une reproduction fiable de la physique par la simulation numérique demeure donc un défi en raison du caractère multi-échelles aussi bien au niveau spatial et temporel de ces phénomènes. Il requiert donc le développement d'algorithmes performants et l'utilisation d'outils de calculs modernes. En conjugaison avec les méthodes de résolution itératives, les méthodes multi-échelles permettent de résoudre les grands systèmes d'équations algébriques de manière efficace. Ces méthodes ont été introduites comme méthodes d'upscaling et de downscaling pour la simulation d'écoulements en milieux poreux afin de traiter de fortes hétérogénéités du champ de perméabilité. Le principe repose sur l'utilisation parallèle de deux maillages, le premier est choisi en fonction de la résolution du champ de perméabilité (grille fine), alors que le second (grille grossière) est utilisé pour approximer le problème fin à moindre coût. La qualité de la solution multi-échelles peut être améliorée de manière itérative pour empêcher des erreurs trop importantes si le champ de perméabilité est complexe. Les méthodes adaptatives qui restreignent les procédures de mise à jour aux régions à forts gradients permettent de limiter les coûts de calculs additionnels. Dans le cas d'instabilités induites par des gradients de densité, l'échelle des phénomènes varie au cours du temps. En conséquence, des méthodes multi-échelles adaptatives sont requises pour tenir compte de cette dynamique. L'objectif de cette thèse est de développer des algorithmes multi-échelles adaptatifs et efficaces pour la simulation des instabilités induites par des gradients de densité. Pour cela, nous nous basons sur la méthode des volumes finis multi-échelles (MsFV) qui offre l'avantage de résoudre les phénomènes de transport tout en conservant la masse de manière exacte. Dans la première partie, nous pouvons démontrer que les approximations de la méthode MsFV engendrent des phénomènes de digitation non-physiques dont la suppression requiert des opérations de correction itératives. Les coûts de calculs additionnels de ces opérations peuvent toutefois être compensés par des méthodes adaptatives. Nous proposons aussi l'utilisation de la méthode MsFV comme méthode de downscaling: la grille grossière étant utilisée dans les zones où l'écoulement est relativement homogène alors que la grille plus fine est utilisée pour résoudre les forts gradients. Dans la seconde partie, la méthode multi-échelle est étendue à un nombre arbitraire de niveaux. Nous prouvons que la méthode généralisée est performante pour la résolution de grands systèmes d'équations algébriques. Dans la dernière partie, nous focalisons notre étude sur les échelles qui déterminent l'évolution des instabilités engendrées par des gradients de densité. L'identification de la structure locale ainsi que globale de l'écoulement permet de procéder à un upscaling des instabilités à temps long alors que les structures à petite échelle sont conservées lors du déclenchement de l'instabilité. Les résultats présentés dans ce travail permettent d'étendre les connaissances des méthodes MsFV et offrent des formulations multi-échelles efficaces pour la simulation des instabilités engendrées par des gradients de densité. - Density-driven instabilities in porous media are of interest for a wide range of applications, for instance, for geological sequestration of CO2, during which CO2 is injected at high pressure into deep saline aquifers. Due to the density difference between the C02-saturated brine and the surrounding brine, a downward migration of CO2 into deeper regions, where the risk of leakage is reduced, takes place. Similarly, undesired spontaneous mobilization of potentially hazardous substances that might endanger groundwater quality can be triggered by density differences. Over the last years, these effects have been investigated with the help of numerical groundwater models. Major challenges in simulating density-driven instabilities arise from the different scales of interest involved, i.e., the scale at which instabilities are triggered and the aquifer scale over which long-term processes take place. An accurate numerical reproduction is possible, only if the finest scale is captured. For large aquifers, this leads to problems with a large number of unknowns. Advanced numerical methods are required to efficiently solve these problems with today's available computational resources. Beside efficient iterative solvers, multiscale methods are available to solve large numerical systems. Originally, multiscale methods have been developed as upscaling-downscaling techniques to resolve strong permeability contrasts. In this case, two static grids are used: one is chosen with respect to the resolution of the permeability field (fine grid); the other (coarse grid) is used to approximate the fine-scale problem at low computational costs. The quality of the multiscale solution can be iteratively improved to avoid large errors in case of complex permeability structures. Adaptive formulations, which restrict the iterative update to domains with large gradients, enable limiting the additional computational costs of the iterations. In case of density-driven instabilities, additional spatial scales appear which change with time. Flexible adaptive methods are required to account for these emerging dynamic scales. The objective of this work is to develop an adaptive multiscale formulation for the efficient and accurate simulation of density-driven instabilities. We consider the Multiscale Finite-Volume (MsFV) method, which is well suited for simulations including the solution of transport problems as it guarantees a conservative velocity field. In the first part of this thesis, we investigate the applicability of the standard MsFV method to density- driven flow problems. We demonstrate that approximations in MsFV may trigger unphysical fingers and iterative corrections are necessary. Adaptive formulations (e.g., limiting a refined solution to domains with large concentration gradients where fingers form) can be used to balance the extra costs. We also propose to use the MsFV method as downscaling technique: the coarse discretization is used in areas without significant change in the flow field whereas the problem is refined in the zones of interest. This enables accounting for the dynamic change in scales of density-driven instabilities. In the second part of the thesis the MsFV algorithm, which originally employs one coarse level, is extended to an arbitrary number of coarse levels. We prove that this keeps the MsFV method efficient for problems with a large number of unknowns. In the last part of this thesis, we focus on the scales that control the evolution of density fingers. The identification of local and global flow patterns allows a coarse description at late times while conserving fine-scale details during onset stage. Results presented in this work advance the understanding of the Multiscale Finite-Volume method and offer efficient dynamic multiscale formulations to simulate density-driven instabilities. - Les nappes phréatiques caractérisées par des structures poreuses et des fractures très perméables représentent un intérêt particulier pour les hydrogéologues et ingénieurs environnementaux. Dans ces milieux, une large variété d'écoulements peut être observée. Les plus communs sont le transport de contaminants par les eaux souterraines, le transport réactif ou l'écoulement simultané de plusieurs phases non miscibles, comme le pétrole et l'eau. L'échelle qui caractérise ces écoulements est définie par l'interaction de l'hétérogénéité géologique et des processus physiques. Un fluide au repos dans l'espace interstitiel d'un milieu poreux peut être déstabilisé par des gradients de densité. Ils peuvent être induits par des changements locaux de température ou par dissolution d'un composé chimique. Les instabilités engendrées par des gradients de densité revêtent un intérêt particulier puisque qu'elles peuvent éventuellement compromettre la qualité des eaux. Un exemple frappant est la salinisation de l'eau douce dans les nappes phréatiques par pénétration d'eau salée plus dense dans les régions profondes. Dans le cas des écoulements gouvernés par les gradients de densité, les échelles caractéristiques de l'écoulement s'étendent de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères sur laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Etant donné que les investigations in-situ sont pratiquement impossibles, les modèles numériques sont utilisés pour prédire et évaluer les risques liés aux instabilités engendrées par les gradients de densité. Une description correcte de ces phénomènes repose sur la description de toutes les échelles de l'écoulement dont la gamme peut s'étendre sur huit à dix ordres de grandeur dans le cas de grands aquifères. Il en résulte des problèmes numériques de grande taille qui sont très couteux à résoudre. Des schémas numériques sophistiqués sont donc nécessaires pour effectuer des simulations précises d'instabilités hydro-dynamiques à grande échelle. Dans ce travail, nous présentons différentes méthodes numériques qui permettent de simuler efficacement et avec précision les instabilités dues aux gradients de densité. Ces nouvelles méthodes sont basées sur les volumes finis multi-échelles. L'idée est de projeter le problème original à une échelle plus grande où il est moins coûteux à résoudre puis de relever la solution grossière vers l'échelle de départ. Cette technique est particulièrement adaptée pour résoudre des problèmes où une large gamme d'échelle intervient et évolue de manière spatio-temporelle. Ceci permet de réduire les coûts de calculs en limitant la description détaillée du problème aux régions qui contiennent un front de concentration mobile. Les aboutissements sont illustrés par la simulation de phénomènes tels que l'intrusion d'eau salée ou la séquestration de dioxyde de carbone.

Systematic assessment of items influencing Crohn's disease patient's preferences in selecting an anti-TNF agent (Choose TNF trial)

Background and Aims: The three anti-TNF agents infliximab (IFX), adalimumab (ADA) andcertolizumab pegol (CZP) have demonstrated similar efficacy in induction and maintenanceof response and remission in Crohn's disease (CD) treatment. Given the comparability ofthese drugs, patient's preferences may influence the choice of the product. However, dataon patient's preferences for choosing anti-TNF agents are lacking. We therefore aimed toassess the CD patient's appraisal to select the drug of his choice and to identify factorsguiding this decision.Methods: A prospective survey among anti-TNF-naive CD patientswas performed. Patients were provided a description of the three anti-TNF agents focusingon indication, application mode (s.c. vs. i.v.), application time intervals, setting of application(hospital vs. private practice vs. patient's home), average time to apply the medication permonth, typical side effects, and the scientific evidence of efficacy and safety available for everydrug. Patients answered a questionnaire consisting of 17 questions, covering demographic,disease-specific, and medication data.Results: Hundred patients (47f/53m, mean age 45±16years) completed the questionnaire. Disease duration was <1year in 7%, 1-5 years in 31%,and >5 years in 62% of patients. Disease location was ileal in 33%, colonic in 40%, andileocolonic in 27%. Disease phenotype was inflammatory in 68%, stenosing in 29%, andinternally fistulizing in 3% of patients. Additionally, 20% had perianal fistulizing disease.Patients were already treated with the following drugs: mesalamines 61%, budesonide 44%,prednisone 97%, thiopurines 78%, methotrexate 16%. In total, 30% had already heardabout IFX, 20% about ADA, and 11% about CZP. Thirty-six percent voted for treatmentwith ADA, 28% for CZP, and 25% for IFX, whereas 11% were undecided. The followingfactors influenced the patient's decision for choosing a specific anti-TNF drug (severalanswers possible): side effects 76%, physician's recommendation 66%, application mode54%, efficacy experience 52%, time to spend for therapy 27%, patient's recommendations21%, interactions with other medications 12%. The single most important factor for choosinga specific anti-TNF was (1 answer): side effect profile 35%, physician's recommendation22%, efficacy experience 21%, application mode 13%, patient's recommendations 5%, timespent for therapy 3%, interaction with other medications 1%.Conclusions: The majority ofpatients preferred anti-TNF syringes to infusions. The safety profile of the drugs and thephysician's recommendation are major factors influencing the patient's choice for a specificanti-TNF drug. Patient's issues about safety and lifestyle habits should be taken into accountwhen prescribing specific anti-TNF formulations.

Assessment of the potential skin irritation of lysine-derivative anionic surfactants using mouse fibroblast and human keratinocytes as an alternative to animal testing

Purpose. The aim of this study was to identify new surfactants with low skin irritant properties for use in pharmaceutical and cosmetic formulations, employing cell culture as an alternative method to in vivo testing. In addition, we sought to establish whether potential cytotoxic properties were related to the size of the counterions bound to the surfactants. Methods. Cytotoxicity was assessed in the mouse fibroblast cell line 3T6, and the human keratinocyte cell line NCTC 2544, using the MTT assay and uptake of the vital dye neutral red 24 h after dosing (NRU). Results. Lysine-derivative surfactants showed higher IC50s than did commercial anionic irritant compounds such as sodium dodecyl sulphate, proving to be no more harmful than amphoteric betaines. The aggressiveness of the surfactants depended upon the size of their constituent counterions: surfactants associated with lighter counterions showed a proportionally higher aggressivity than those with heavier ones. Conclusions. Synthetic lysine-derivative anionic surfactants are less irritant than commercial surfactants such as sodium dodecyl sulphate and Hexadecyltrimethylammonium bromide and are similar to Betaines. These surfactants may offer promising applications in pharmaceutical and cosmetic preparations, representing a potential alternative to commercial anionic surfactants as a result of their low irritancy potential.

Tuning the immune response of dendritic cells to surface-assembled poly(I:C) on microspheres through synergistic interactions between phagocytic and TLR3 signaling.

The artificial dsRNA polyriboinosinic acid-polyribocytidylic acid, poly(I:C), is a potent adjuvant candidate for vaccination, as it strongly drives cell-mediated immunity. However, because of its effects on non-immune bystander cells, poly(I:C) administration may bear danger for the development of autoimmune diseases. Thus poly(I:C) should be applied in the lowest dose possible. We investigated microspheres carrying surface-assembled poly(I:C) as a two-in-one adjuvant formulation to stimulate maturation of monocyte-derived dendritic cells (MoDCs). Negatively charged polystyrene microspheres were equipped with a poly(ethylene glycol) corona through electrostatically driven surface assembly of a library of polycationic poly(l-lysine)-graft-poly(ethylene glycol) copolymers, PLL-g-PEG. Stable surface assembly of poly(I:C) was achieved by incubation of polymer-coated microspheres in an aqueous poly(I:C) solution. Surface-assembled poly(I:C) exhibited a strongly enhanced efficacy to stimulate maturation of MoDCs by up to two orders of magnitude, as compared to free poly(I:C). Multiple phagocytosis events were the key factor to enhance the efficacy. The cytokine secretion pattern of MoDCs after exposure to surface-assembled poly(I:C) differed from that of free poly(I:C), while their ability to stimulate T cell proliferation was similar. Overall, phagocytic signaling plays an important role in defining the resulting immune response to such two-in-one adjuvant formulations.

Preclinical vaccine study of Plasmodium vivax circumsporozoite protein derived-synthetic polypeptides formulated in montanide ISA 720 and montanide ISA 51 adjuvants.

Plasmodium vivax circumsporozoite (CS) protein is a leading malaria vaccine candidate previously assessed in animals and humans. Here, combinations of three synthetic polypeptides corresponding to amino (N), central repeat (R), and carboxyl (C) regions of the CS protein formulated in Montanide ISA 720 or Montanide ISA 51 adjuvants were assessed for immunogenicity in rodents and primates. BALB/c mice and Aotus monkeys were divided into test and control groups and were immunized three times with doses of 50 and 100 μg of vaccine or placebo. Antigen-specific antimalarial antibodies were determined by enzyme-linked immunosorbent assay, immunofluorescent antibody test, and IFN-γ responses by enzyme-linked immunosorbent spot (ELIspot). Both vaccine formulations were highly immunogenic in both species. Mice developed better antibody responses against C and R polypeptides, whereas the N polypeptide was more immunogenic in monkeys. Anti-peptide antibodies remained detectable for several months and recognized native proteins on sporozoites. Differences between Montanide ISA 720 and Montanide ISA 51 formulations were not significant.

Distribution of free and liposomal doxorubicin after isolated lung perfusion in a sarcoma model.

BACKGROUND: Isolated lung perfusion (ILP) with free and a novel liposomal-encapsulated doxorubicin (Liporubicin, CT Sciences SA, Lausanne, Switzerland) was compared with respect to drug uptake and distribution in rat lungs bearing a sarcomatous tumor. METHODS: A single sarcomatous tumor was generated in the left lung of 39 Fischer rats, followed 10 days later by left-sided ILP (n = 36) with free and equimolar-dosed liposomal doxorubicin at doses of 100 microg (n = 9) and 400 microg (n = 9) for each doxorubicin formulation. In each perfused lung, the drug concentration and distribution were assessed in the tumor and in three areas of normal lung parenchyma by high-performance liquid chromatography (n = 6) and fluorescence microscopy (n = 3). Histologic assessment and immunostaining with von Willebrand factor was performed in 3 animals with untreated tumors. RESULTS: The sarcomatous tumors in controls were well vascularized with fine branching capillaries present throughout the tumors. Isolated lung perfusion resulted in a heterogeneous drug distribution within the perfused lung and a consistently lower drug uptake in tumors than in lung parenchyma for both doxorubicin formulations and both drug doses applied. Isolated lung perfusion with free doxorubicin resulted in a significantly higher drug uptake than Liporubicin in both the tumor and lung tissue for both drug doses applied (p < 0.01). However, the tumor/normal tissue drug ratio was lower for free than for liposomal doxorubicin at a drug dose of 100 microg (0.27 +/- 0.1 vs 0.53 +/- 0.5; p = 0.225) and similar for both doxorubicin formulations at a drug dose of 400 microg (0.67 +/- 0.2 vs 0.54 +/- 0.2; p = 0.335). Both doxorubicin formulations resulted in fluorescence signaling emerging from all tissue compartments of normal lung parenchyma but only in weak and sporadic signaling from the tumors confined to the tumor periphery and vessels situated within the tumor for both drug doses assessed. CONCLUSIONS: Isolated lung perfusion with free and liposomal doxorubicin resulted in a heterogeneous drug distribution within the perfused lung and in a lower drug uptake in tumors than in lung tissue for both doxorubicin formulations and drug doses applied.

Development of Bio-Based Polymers for Use in Asphalt, TR-639, 2014

Asphalt binder is typically modified with poly type (styrene-butadiene-styrene or SBS) polymers to improve its rheological properties and performance grade. The elastic and principal component of SBS polymers is butadiene. For the last decade, butadiene prices have fluctuated and significantly increased, leading state highway agencies to search for economically viable alternatives to butadiene based materials. This project reports the recent advances in polymerization techniques that have enabled the synthesis of elastomeric, thermoplastic, block-copolymers (BCPs) comprised of styrene and soybean oil, where the “B” block in SBS polymers is replaced with polymerized triglycerides derived from soybean oil. These new breeds of biopolymers have elastomeric properties comparable to well-established butadiene-based styrenic BCPs. In this report, two types of biopolymer formulations are evaluated for their ability to modify asphalt binder. Laboratory blends of asphalt modified with the biopolymers are tested for their rheological properties and performance grade. Blends of asphalt modified with the biopolymers are compared to blends of asphalt modified with two commonly used commercial polymers. The viscoelastic properties of the blends show that biopolymers improve the performance grade of the asphalt to a similar and even greater extent as the commercial SBS polymers. Results shown in this report indicate there is an excellent potential for the future of these biopolymers as economically and environmentally favorable alternatives to their petrochemically-derived analogs.

Correlation of photodynamic activity and fluorescence signaling for free and pegylated mTHPC in mesothelioma xenografts

Rapport de synthèse : Introduction : Les premières applications cliniques de la thérapie photodynamique (PDT) remontent à plus d'une vingtaine d'années. Basée sur l'activation d'un médicament photosensibilisateur par une source lumineuse à une longueur d'onde spécifique, la PDT permet la destruction sélective de tissus contenant le produit actif. Ce procédé a été expérimenté dans le traitement de cancers en raison de la propriété du médicament à se concentrer dans les tumeurs tout en épargnant les structures normales contigües. Cependant, les photosensibilisateurs utilisés jusqu'à ce jour n'ont pas démontré une accumulation exclusive dans les tissus néoplasiques mais également dans les structures saines avoisinantes induisant une destruction tissulaire non sélective. Notamment, d'importantes complications ont été rapportées suite à l'utilisation de la PDT dans la cavité thoracique après la résection de mésothéliomes pleuraux, et ce malgré l'arrivée de photosensibilisateurs de secondes générations. De ce fait, plusieurs études expérimentales ont été menées afin d'améliorer la sélectivité tumorale du médicament en modulant différentes conditions de traitement et en modifiant la structure du photosensibilisateur par pégylation. Le but de cette étude expérimentale est de corréler l'activité photodynamique, la phototoxicité et la distribution du m-tetrahydroxyphenylchlorin (mTHPC) et de sa forme pégylée, le PEG-mTHPC. De ce fait, un modèle de souris nues porteur de xenogreffes de mésothéliome humain a été utilisé pour étudier les deux photosensibilisateurs. De récents travaux avec ce modèle ont montré que la mesure de la concentration tissulaire du mTHPC et de sa forme pégylée par HPLC restait limitée afin de prédire l'activité photodynamique. De ce fait, nous pensons que les mesures de fluorescence peuvent être plus appropriée. Le signalement fluorescent est mesuré dans le tissu tumoral et dans une région contrôle de la peau afin d'étudier la distribution et l'intensité des deux sensibilisateurs. Méthode : Des souris nues (cd1nu/nu mice) de 8 semaines ont été transplantées avec des fragments de mésothéliome malin humain (H-meso-1). Ces derniers ont été obtenus à partir d'une suspension cellulaire. Au moins trois passages ont été faits dans les animaux, avant que le traitement soit initié. Deux groupes de 6 souris chacun ont été utilisés pour l'injection intraveineuse par la queue du mTHPC à 0.15 mg/kg et du PEG-mTHPC à dose équimolaire. Après trois jour, la tumeur ainsi qu'une région contrôle de la cuisse ont été illuminées sur une surface d'un diamètre de 1.2 cm et pendant 133 secondes avec un laser à une longueur d'onde à 652 nm (fluence 20 J/cm2, fluence rate 150 mW/cm2). Les animaux ont été ensuite sacrifiés 72 heures après l'illumination. L'étendue de la nécrose tumorale et de la région contrôle ont été déterminées en aveugle par histomorphometrie par un pathologue (HJA). La fluorescence microscopique a été évaluée dans 12 souris à une concentration de 0.15 et 0.5 mg/kg pour le mTHPC, et à doses équimolaires pour le PEG-mTHPC. Trois animaux ont été injectés avec le mTHPC à 0.15 mg/kg, 3 autres à dose équimolaire avec la forme pégylée et 6 souris avec le mTHPC à 0.5 mg/kg et à dose équimolaire. Les animaux ont été sacrifiés 72 heures après injection. L'intensité fluorescente des sensibilisateurs a été mesurée dans la tumeur et la région contrôle. Suite à cela, les coupes ont été fixées par H&E et superposées aux images fluorescentes, afin de localiser la distribution des deux photosensibilisateurs dans les différents compartiments tissulaires. Six souris transplantées n'ayant ni été injectées avec les sensibilisateurs ou illuminées ont servi de groupe contrôle. Résultats : Trois jours après l'illumination, la PDT provoque une nécrose tumorale de 10 ±5.4 mm2 pour le mTHPC à 0.15mg/kg et 5.2 ± 4.6 mm2 pour sa forme pégylée à dose équimolaire. Cependant, la nécrose tumorale induite par les deux formulations du sensibilisateur est significativement plus élevée que dans le groupe contrôle (0.33 ± 0.58 mm2) (P=0.02). Toutefois, le mTHPC pégylé provoque une photosensibilité cutanée moins importante que la forme non-pegylée. Dans les deux groupes, aucune nécrose n'a été observée dans la cuisse des animaux. Trois jours après l'injection du mTHPC et de la forme pégylée à 0.15 mg/kg, aucune activité fluorescente n'a été détectée. Cependant, à 0.5 mg/kg, la fluorescence microscopique révèle une distribution hétérogène des deux photo-sensibilisateurs dans le tissu tumoral avec une accumulation prédominante dans les régions peri-vasculaires. Les deux médicaments montrent une distribution intracellulaire homogène dans le cytoplasme et une absence de signalement dans le nucleus. La mesure de l'intensité fluorescente du mTHPC à 0.5mg/kg ne montre pas de différence significative entre le tissu tumoral et la région contrôle. Par contre, le PEG-mTHPC montre une intensité fluorescente supérieure dans le tissu tumoral que dans la peau (ratio tumeur- peau 0.94 pour le mTHPC et 1.73 pour le PEG-mTHPC). Conclusion : L'utilisation du mTHPC à 0.15mg/kg induit une nécrose tumorale similaire à celle du PEG-mTHPC à dose équimolaire. Cependant, ce dernier démontre une photo-toxicité plus atténuée de la peau. La fluorescence microscopique permet de localiser les deux sensibilisateurs dans les différents compartiments tissulaires à partir d'une dose de 0.5 mg/kg. Le PEG-mTHPC induit un signalement fluorescent supérieur dans le tissu tumoral par rapport à la peau. La mesure du signalement fluorescent a le potentiel de prédire l'activité photodynamique du mTHPC et de sa forme pégylée dans les xénogreffes de mésothéliome humain dans un modèle de souris nue.

Adjuvants that improve the ratio of antigen-specific effector to regulatory T cells enhance tumor immunity.

Antitumor immunity is strongly influenced by the balance of tumor antigen-specific effector and regulatory T cells. However, the impact that vaccine adjuvants have in regulating the balance of antigen-specific T cell populations is not well understood. We found that antigen-specific T regulatory cells (Treg) were induced following subcutaneous vaccination with either OVA or melanoma-derived peptides, with a restricted expansion of effector T cells. Addition of the adjuvants CpG-ODN or Poly(I:C) preferentially amplified effector T cells over Tregs, dramatically increasing the antigen-specific T effector:Treg ratios and inducing polyfunctional effector cells. In contrast, two other adjuvants, imiquimod and Quil A saponin, favored an expansion of antigen-specific Tregs and failed to increase effector T cell:Treg ratios. Following therapeutic vaccination of tumor-bearing mice, high ratios of tumor-specific effector T cells:Tregs in draining lymph nodes were associated with enhanced CD8+ T cell infiltration at the tumor site and a durable rejection of tumors. Vaccine formulations of peptide+CpG-ODN or Poly(I:C) induced selective production of pro-inflammatory Type I cytokines early after vaccination. This environment promoted CD8+ and CD4+ effector T cell expansion over that of antigen-specific Tregs, tipping the effector T cell to Treg balance to favor effector cells. Our findings advance understanding of the influence of different adjuvants on T cell populations, facilitating the rational design of more effective cancer vaccines.

Benefit of anti-HER2-coated paclitaxel-loaded immuno-nanoparticles in the treatment of disseminated ovarian cancer: Therapeutic efficacy and biodistribution in mice.

The benefit of polymeric immuno-nanoparticles (NPs-Tx-HER), consisting of paclitaxel (Tx)-loaded nanoparticles coated with anti-HER2 monoclonal antibodies (Herceptin, trastuzumab), in cancer treatment was assessed in a disseminated xenograft ovarian cancer model induced by intraperitoneal inoculation of SKOV-3 cells overexpressing HER2 antigens. The study was focused on the evaluation of therapeutic efficacy and biodistribution of NPs-Tx-HER compared to other Tx formulations. The therapeutic efficacy was determined by two methods: bioluminescence imaging and survival rate. The treatment regimen consisted in an initial dose of 20mg/kg Tx administered as 10mg/kg intravenously (IV) and 10mg/kg intraperitonealy (IP), followed by five alternative IP and IV injections of 10mg/kg Tx every 3 days. The bioluminescence study has clearly shown the superior anti-tumor activity of NPs-Tx-HER compared to free Tx. As a confirmation of these results, a significantly longer survival of mice was observed for NPs-Tx-HER treatment compared to free Tx, Tx-loaded nanoparticles coated with an irrelevant mAb (Mabthera, rituximab) or Herceptin alone, indicating the potential of immuno-nanoparticles in cancer treatment. The biodistribution pattern of Tx was assessed on healthy and tumor bearing mice after IV or IP administration. An equivalent biodistribution profile was observed in healthy mice for Tx encapsulated either in uncoated nanoparticles (NPs-Tx) or in NPs-Tx-HER. No significant difference in Tx biodistribution was observed after IV or IP injection, except for a lower accumulation in the lungs when NPs were administered by IP. Encapsulated Tx accumulated in the organs of the reticulo-endothelial system (RES) such as the liver and spleen, whereas free Tx had a non-specific distribution in all tested organs. Compared to free Tx, the single dose injection (IV or IP) of encapsulated Tx in mice bearing tumors induced a higher tumor accumulation. However, no difference in overall tumor accumulation between NPs-Tx-HER and NPs-Tx was observed. In conclusion, the encapsulation of Tx into NPs-Tx-HER immuno-nanoparticles resulted in an improved efficacy of drug in the treatment of disseminated ovarian cancer overexpressing HER2 receptors.