Faculté de biologie et de médecine

Capsid modified replicating adenovirus to selectively target colon cancer

Homicsko, Krisztian Gyula ; Aguet, Michel (Dir.) ; Iggo, Richard (Codir.)

Thèse de doctorat : Université de Lausanne, 2006.

Pratiquement tous les cancers du colon contiennent des mutations dans la voie de signalisation de Wnt qui active constitutivement cette voie. Cette activation mène à la stabilisation de la B-catenine. La B-catenin est transportée dans le noyau ou elle active des gènes cible en interagissant avec le facteur de transcription de TCF/LEF. Des adénovirus qui peuvent sélectivement se répliquer... Plus

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    Résumé
    Pratiquement tous les cancers du colon contiennent des mutations dans la voie de signalisation de Wnt qui active constitutivement cette voie. Cette activation mène à la stabilisation de la B-catenine. La B-catenin est transportée dans le noyau ou elle active des gènes cible en interagissant avec le facteur de transcription de TCF/LEF. Des adénovirus qui peuvent sélectivement se répliquer dans les cellules tumorales sont les agents qui peuvent permettre la destruction de la tumeur mais pas le tissu normal. In vitro, les adénovirus avec des sites d'attachement du facteur de transcription TCF dans les promoteurs de I'adénovirus montrent une sélectivité et une activité dans une large sélection de lignées cellulaires de cancer du colon. Au contraire, in vivo, quand les adénovirus modifiés sont injectés dans la circulation, ils sont moins. efficaces à cause de leur fixation par le foie et à cause de I'absence d'expression du récepteur du Coxsackie Adénovirus (CAR). Le but de ma thèse était de modifier la protéine principale de capside de I'adénovirus, fibre pour augmenter I'infection des tumeurs du cancer du colon. La fibre de I'adénovirus est responsable de I'attachement aux cellules et de I'entrée virale. J'ai inséré un peptide RGD dans la boucle HI de la fibre qui dirige sélectivement le virus aux récepteurs des integrines. Les inteqrines sont surexprimées par les cellules du cancer du colon et l'endothélium des vesseaux de la tumeur. Le virus re-ciblé, vKH6, a montré une activité accrue dans toutes les lignées cellulaires de cancer du colon, tandis que la sélectivité était maintenue. In vivo, vKH6 était supérieur au virus avec une capside de type sauvage retardant la croissance de la tumeur. Le virus s'est répliqué plus vite et dispersé graduellement dans la tumeur. Cet effet a été montré par hybridation in situ et par PCR quantitative. Cependant, Ia monothérapie avec le virus n'a pu retarder la croissance des cellules tumorales SW620 greffées que de 2 semaines, mais à cause des régions non infectées la tumeur n'a pas pu être éliminée. Bien que la combinaison avec les chimiothérapies conventionnelles soit d'intérêt potentiel, presque toutes interfèrent avec la réplication virale. Les drogues antiangiogéniques sont des agents anti-tumoraux efficaces et prometteurs. Ces drogues n'interfèrent pas avec le cycle de vie de I'adénovirus. RADOOI est un dérivé de la rapamycine et il inhibe mTOR, une protéine kinase de la voie de PI3K. RAD00l empêche la croissance des cellules et il a aussi des effets anti-angiogénique et immunosuppressif. RAD001 in vitro n'affecte pas I'expression des gènes viraux et la production virale. La combinaison de VKH6 et RAD001 in vitro a un effet additif en retardant la croissance de la tumeur. Des nouveaux peptides plus efficaces dans le ciblage de I'adénovirus sont nécessaires pour augmenter I'infection des tumeurs. J'ai créé un système de recombinaison qui permettra la sélection de nouveaux peptides dans le contexte du génome de l'adénovirus.
    Summary
    Virtually all colon cancers have mutations in the Wnr rignalling plthuay wbich result in the constitutive activation of the parhway. This activation leads to stabilization of B-catenin. B-catenin enters the nucleus and activates its target genes through interaction with the TCF transcription factor. Selectively replicating adenoviruses are promising novel agents that can destroy the tumour but not the surrounding normeLl tissue. In vitro, adenoviruses with TCF binding sites in the early viral promoters show selectivity and activity in a broad panel of vituses but in vivo the)' are less elfective due to the lack of expression of the Coxsackie-Adenovirus receptor (CAR). The aim of my thesis was to modify the major capsid protein of the adenovirus, l'ibre, to increase the infection of colon tunours. Fibre of adenovirus is responsible for the binding to cells and for the viral uptake. I insened an RGD binding peptlde into the HI loop of fibre that selectively targets the virus to integrins that are overexpressed on tumour cells and on tumoul endotheliurn. The retargeted virus, vKH6. showed increased activity in all colon cancer cell lines while selectivity was maintained. In vivo, vKH6 is superior to a matched virus rvith a wild type capsid in delaying tumour growth. vKH6 replicates and gradually spreads witlin the tumour as shown by in situ hybridization and Q-PCR. The vir"us alone can delay the growth of SW620 xenografis by 2 weeks but due to unintècted tumour regions the tumour cannot be cured. Although combination with conventional chenotherapeutics is ol potential interest, almost all of them interlère with the viral replication. Growing evidence supports thet anti angiogenic drugs are eff'ective and promising anti-tumour agents. These drugs interfere less with the viral life cycle. RAD001 is a rapamycin denvative and it blocks nTOR, a protein kinase in the PJ3K pathway. RAD001 inhibits cell growth ànd has strong anti-angiogenic and imnunosuppressivefïects. RAD001 in vitro does not allèct viral gene expression and viral brirst size. ln vivo vKH6 and RAD001 have an additive et'Èct in delaying tumour growth, bLrt tumour growth is still not completely inhibited. To turthel inc.rease tumour infection new tumour specific targeting peptides arc needed. I created an adenovirus display library that will allow the selection of targeting peptides. This system may also facilitate the production of llbre modified viruses.