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Gènes suicides
La thérapie génique par gène suicide est une nouvelle approche permettant de rendre les cellules cancéreuses plus sensibles à certains agents chimiothérapeutiques en augmentant l’index thérapeutique et en diminuant leur toxicité. La thérapie génique par gène suicide comprend deux étapes. La première étape consiste au transfert dans la tumeur d’un gène suicide qui code pour une enzyme capable de convertir une molècule non ou peu toxique en un métabolite très toxique. Dans la deuxieme étape, la molécule non toxique, administrée par voie systémique, est rendue toxique par l’enzyme suicide tuant la cellule tumorale transfectée.
Les techniques de transfert de gène actuelles ne permettant la transfection que d’un pourcentage très faible de cellules, le succés d’une thérapie génique par gène suicide dépend crucialement de la toxicité de voisinage, c’est à dire la capacité des cellules transfectées à propager des signaux de mort aux cellules tumorales avoisinantes.
InvivoGen Therapeutics a développé deux gènes suicides hybrides bifonctionnels pour augmenter la sensibilité des cellules tumorales aux agents chimiothérapeutiques, 5-fluorocytosine (5-FC) et gemcitabine (dFdC).
La cytosine désaminase (CD) catalyse la désamination de la 5-fluorocytosine (5-FC, Ancotil), un médicament antifongique, en 5-fluorouracile (5-FU), un antimétabolite fréquemment utilisé dans le traitement des cancers. Contrairement aux levures et aux bactéries qui possèdent une CD, les cellules de mammifères sont résistantes à la 5-FC du fait de l'absence de cette enzyme. Le 5-FU exerce sa cytotoxicité essentiellement après sa conversion en 5-FUMP qui sous sa forme désoxy (5-dFUMP) se lie de façon irréversible à la thymidylate synthétase provoquant une carence en dTTP qui entraîne l'arrêt de la synthèse d'ADN suivie de la mort de la cellule. Chez les levures et les bactéries, le 5-FU est transformé directement en 5-FUMP par l'uracile phosphoribosyltransférase (UPRT) alors que chez les cellules de mammifères qui ne possèdent pas d'activité UPRT, la conversion en 5-FUMP nécessite l'action concertée de deux enzymes, l'uridine phosphorylase et l'uridine kinase.
Nos études précliniques ont montré que l'association CD-UPRT augmente la sensibilité des cellules tumorales à la 5-FC en permettant une conversion plus directe et plus efficace du 5-FU en 5-FUMP. Les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant la fusion entre les gènes fcy et fur, qui codent respectivement pour la CD et l'UPRT de levure.
Le gène hybride fcy::fur n'étant pas d'origine humaine et contenant de nombreux dinucléotides CpG, nous avons créé un nouvel allèle dépourvu de CpG pour permettre une expression plus longue du gène in vivo.
Le gène fcy::fur est disponible à la vente chez InvivoGen. Son utilisation en thérapie génique du cancer est protégée par un brevet (US Patent: 5, 856, 153).
La gemcitabine (dFdC, GEMZAR), un analogue synthétique de la désoxycytidine, est un nouveau médicament anticancéreux très prometteur. La gemcitabine est phosphorylée en sa forme monophosphate (dFdCMP) par la désoxycytidine kinase (DCK) puis en ces formes di et triphosphate, dFdCDP et dFdCTP qui sont les formes actives, par des nucléotide kinases. Le dFdCTP est incorporé dans l'ADN et bloque sa réplication, le dFdCDP inhibe la ribonucléotide réductase conduisant à une carence en nucléotides. Les deux premières étapes de phosphorylation, qui sont catalysées par la DCK et l'uridylate monophosphate kinase (UMK), sont les étapes limitantes pour l'activité cytotoxique de la gemcitabine dans les tumeurs. Les substrats de ces enzymes, dFdCDP et dFdCTP respectivement, sont rapidement dégradés par des désaminases qui sont surexprimées dans les cellules tumorales. De plus, de nombreuses tumeurs solides sont résistantes à la gemcitabine due à une perte de l'expression ou de l'activité DCK.
Pour pallier à ces limitations, nous avons construit un gène de fusion qui associe les activités DCK et UMK. Les études précliniques ont révélé que la transfection du gène hybride dck::umk restaurait la sensibilité des cellules tumorales à la gemcitabine et que son injection intratumorale suivie de l'administration systémique de gemcitabine entraîne une importante régression de tumeurs primaires pancréatiques.
Les techniques de transfert de gène actuelles ne permettant la transfection que d’un pourcentage très faible de cellules, le succés d’une thérapie génique par gène suicide dépend crucialement de la toxicité de voisinage, c’est à dire la capacité des cellules transfectées à propager des signaux de mort aux cellules tumorales avoisinantes.
InvivoGen Therapeutics a développé deux gènes suicides hybrides bifonctionnels pour augmenter la sensibilité des cellules tumorales aux agents chimiothérapeutiques, 5-fluorocytosine (5-FC) et gemcitabine (dFdC).
Fcy::fur combine les activités de la cytosine désaminase (CD) et uracile phosphoribosyltransférase (UPRT) de levure et sensibilise les cellules à la 5-FC.
Dck::umk est une fusion entre les gènes humains de la désoxycytidine kinase (DCK) et uridylate monophosphate kinase (UMK) qui métabolisent la gemcitabine en métabolites toxiques.
La cytosine désaminase (CD) catalyse la désamination de la 5-fluorocytosine (5-FC, Ancotil), un médicament antifongique, en 5-fluorouracile (5-FU), un antimétabolite fréquemment utilisé dans le traitement des cancers. Contrairement aux levures et aux bactéries qui possèdent une CD, les cellules de mammifères sont résistantes à la 5-FC du fait de l'absence de cette enzyme. Le 5-FU exerce sa cytotoxicité essentiellement après sa conversion en 5-FUMP qui sous sa forme désoxy (5-dFUMP) se lie de façon irréversible à la thymidylate synthétase provoquant une carence en dTTP qui entraîne l'arrêt de la synthèse d'ADN suivie de la mort de la cellule. Chez les levures et les bactéries, le 5-FU est transformé directement en 5-FUMP par l'uracile phosphoribosyltransférase (UPRT) alors que chez les cellules de mammifères qui ne possèdent pas d'activité UPRT, la conversion en 5-FUMP nécessite l'action concertée de deux enzymes, l'uridine phosphorylase et l'uridine kinase.
Nos études précliniques ont montré que l'association CD-UPRT augmente la sensibilité des cellules tumorales à la 5-FC en permettant une conversion plus directe et plus efficace du 5-FU en 5-FUMP. Les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant la fusion entre les gènes fcy et fur, qui codent respectivement pour la CD et l'UPRT de levure.
Le gène hybride fcy::fur n'étant pas d'origine humaine et contenant de nombreux dinucléotides CpG, nous avons créé un nouvel allèle dépourvu de CpG pour permettre une expression plus longue du gène in vivo.
Le gène fcy::fur est disponible à la vente chez InvivoGen. Son utilisation en thérapie génique du cancer est protégée par un brevet (US Patent: 5, 856, 153).
La gemcitabine (dFdC, GEMZAR), un analogue synthétique de la désoxycytidine, est un nouveau médicament anticancéreux très prometteur. La gemcitabine est phosphorylée en sa forme monophosphate (dFdCMP) par la désoxycytidine kinase (DCK) puis en ces formes di et triphosphate, dFdCDP et dFdCTP qui sont les formes actives, par des nucléotide kinases. Le dFdCTP est incorporé dans l'ADN et bloque sa réplication, le dFdCDP inhibe la ribonucléotide réductase conduisant à une carence en nucléotides. Les deux premières étapes de phosphorylation, qui sont catalysées par la DCK et l'uridylate monophosphate kinase (UMK), sont les étapes limitantes pour l'activité cytotoxique de la gemcitabine dans les tumeurs. Les substrats de ces enzymes, dFdCDP et dFdCTP respectivement, sont rapidement dégradés par des désaminases qui sont surexprimées dans les cellules tumorales. De plus, de nombreuses tumeurs solides sont résistantes à la gemcitabine due à une perte de l'expression ou de l'activité DCK.
Pour pallier à ces limitations, nous avons construit un gène de fusion qui associe les activités DCK et UMK. Les études précliniques ont révélé que la transfection du gène hybride dck::umk restaurait la sensibilité des cellules tumorales à la gemcitabine et que son injection intratumorale suivie de l'administration systémique de gemcitabine entraîne une importante régression de tumeurs primaires pancréatiques.