A new strategy in cancer immunotherapy through specific targeting of immunostimulants to the tumor cell surface using bio-orthogonal chemistry
Une nouvelle stratégie d’immunothérapie : cibler directement des immunostimulants à la surface des cellules tumorales par ligation bio-orthogonale
Résumé
Cancer immunotherapy uses the patient's own immune system to fight cancer. In this research project, we propose a new strategy for immunotherapy: binding immunostimulants in situ to the tumor cell surface using bio-orthogonal chemistry. For that purpose we use the particular and active metabolism of tumor cells to introduce by metabolic glycoengineering into their cell surface glycans, azido sugars capable of binding many different immunostimulants carrying adequate reactive groups. The biorthogonal chemistry allowing this specific ligation is based on the use of two mutually reactive groups both naturally absent from biological systems and which can be coupled selectively and very quickly in conditions totally compatible with living organisms. Our choice of immunostimulants consists, on one hand, of CpG oligonucleotides (powerful general immunostimulants) and on the other hand of β-glucans (phagocytosis stimulants used in combination with therapeutic antibodies without causing strong cytokine secretion). We determined the best conditions for the introduction of azido sugars into cell glycans of different tumor models and tried different biorthogonal groups and reaction conditions to obtain the best immunostimulant coupling to the surface of various tumor cell lines. Then, we performed in vitro immunological tests and in vivo studies in mice in order to validate the effect of the association between immunostimulants and tumor cells on the immune response against tumors. Thereby, we observed on a group of mice, reduced tumor growth when the strong immunostimulant CpG was fixed onto tumor cell surface.
L’immunothérapie anti-cancéreuse vise à éliminer les cellules tumorales en stimulant les propres cellules du système immunitaire du patient. Dans ce projet, nous avons développé une nouvelle stratégie d’immunothérapie visant à cibler directement des immunostimulants a la surface des cellules tumorales par ligation bio-orthogonale. Nous utilisons, pour marquer spécifiquement les cellules tumorales, leur métabolisme particulier et très actif qui permet d’intégrer à leur surface, dans leurs glycanes, des azido sucres capables de se lier en grand nombre avec divers immunostimulants portant des groupements réactifs adéquats (= glyco-ingénierie métabolique). Pour la ligation aux glycanes, nous employons la chimie bio-orthogonale qui est basée sur l’utilisation de 2 groupements mutuellement réactifs, tous 2 absents des milieux biologiques et qui peuvent se coupler rapidement très sélectivement et donc pratiquement sans réactions secondaires dans des conditions douces compatibles avec une application in vivo. Notre choix d’immunostimulants s’est porte sur les oligonucléotides de type CpG (puissants immunostimulants) et sur les β-glucanes qui, en combinaison avec des anticorps thérapeutiques, stimulent la phagocytose et n’entrainent pas une secretion importante de cytokines. Ainsi, après avoir determiné les meilleures conditions d’incorporation des azido sucres et mis au point le couplage des immunostimulants à différents groupements bioorthogonaux, nous sommes parvenus à montrer in vitro la fixation des immunostimulants à la surface de différentes lignées tumorales. Des tests immunologiques in vitro et une étude in vivo ont ensuite permis de valider l’effet des immunostimulants fixés à la surface des cellules tumorales. Nous avons ainsi observe sur une série de souris, un ralentissement de développement tumoral en présence d’un puissant immunostimulant fixé sur les cellules tumorales.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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