Photoimmunothérapie proche infrarouge pour des modèles murins de dissémination pleurale
Summary
La photoimmunothérapie dans le proche infrarouge (NIR-PIT) est une stratégie thérapeutique émergente contre le cancer qui utilise un conjugué anticorps-photoabsorbeur (IR700Dye) et une lumière NIR pour détruire les cellules cancéreuses. Ici, nous présentons une méthode pour évaluer l’effet antitumoral de NIR-PIT dans un modèle murin de cancer du poumon disséminé pleural et de mésothéliome pleural malin en utilisant l’imagerie par bioluminescence.
Abstract
L’efficacité de la photoimmunothérapie peut être évaluée plus précisément avec un modèle murin orthotopique qu’avec un modèle sous-cutané. Un modèle de dissémination pleurale peut être utilisé pour l’évaluation des méthodes de traitement des maladies intrathoraciques telles que le cancer du poumon ou le mésothéliome pleural malin.
La photoimmunothérapie dans le proche infrarouge (NIR-PIT) est une stratégie de traitement du cancer récemment développée qui combine la spécificité des anticorps ciblant les tumeurs avec la toxicité causée par un photoabsorbeur (IR700Dye) après exposition à la lumière NIR. L’efficacité de NIR-PIT a été rapportée à l’aide de divers anticorps; cependant, seuls quelques rapports ont montré l’effet thérapeutique de cette stratégie dans un modèle orthotopique. Dans la présente étude, nous démontrons un exemple d’évaluation de l’efficacité du modèle de cancer du poumon disséminé pleural, qui a été traité à l’aide de NIR-PIT.
Introduction
Le cancer reste l’une des principales causes de mortalité malgré des décennies de recherche. L’une des raisons est que la radiothérapie et la chimiothérapie sont des techniques hautement invasives, ce qui peut limiter leurs avantages thérapeutiques. Les thérapies cellulaires ou moléculaires ciblées, qui sont des techniques moins invasives, font l’objet d’une attention accrue. La photoimmunothérapie est une méthode de traitement qui améliore synergiquement l’effet thérapeutique en combinant immunothérapie et photothérapie. L’immunothérapie renforce l’immunité tumorale en augmentant l’immunogénicité du microenvironnement tumoral et en réduisant la suppression immunorégulatrice, entraînant la destruction des tumeurs dans le corps. La photothérapie détruit les tumeurs primaires avec une combinaison de photosensibilisateurs et de rayons lumineux, et les antigènes spécifiques de la tumeur libérés par les cellules tumorales renforcent l’immunité tumorale. Les tumeurs peuvent être traitées sélectivement à l’aide de photosensibilisants car elles sont spécifiques et sélectives pour les cellules cibles. La modalité de la photothérapie comprend la thérapie photodynamique (PDT), la thérapie photothermique (PTT) et les thérapies basées sur la photochimie1.
La photoimmunothérapie proche infrarouge (NIR-PIT) est une méthode de photothérapie antitumorale récemment développée qui combine une thérapie photochimique et une immunothérapie1,2. NIR-PIT est une thérapie moléculairement ciblée qui cible des molécules spécifiques de surface cellulaire par la conjugaison d’un colorant phtalocyanine de silicium proche infrarouge, IRdye 700DX (IR700), à un anticorps monoclonal (mAb). La membrane cellulaire de la cellule cible est détruite lors de l’irradiation avec une lumière NIR (690 nm)3.
Le concept d’utilisation de la luminothérapie ciblée en combinant des photosensibilisants conventionnels et des anticorps ou une PDT ciblée est vieux de plus de trois décennies4,5. Des études antérieures ont tenté de cibler les agents PDT conventionnels en les conjuquant à des anticorps. Cependant, le succès a été limité car ces conjugués ont été piégés dans le foie, en raison de l’hydrophobicité des photosensibilisants6,7. De plus, le mécanisme du NIR-PIT est complètement différent de celui du PDT conventionnel. Les photosensibilisants conventionnels génèrent un stress oxydatif qui résulte d’une conversion d’énergie qui absorbe l’énergie lumineuse, se disloque à un état excité, passe à l’état de base et provoque l’apoptose. Cependant, NIR-PIT provoque une nécrose rapide en détruisant directement la membrane cellulaire en agrégeant des photosensibilisants sur la membrane par une réaction photochimique8. Le NIR-PIT est supérieur au PDT ciblé conventionnel à bien des égards. Les photosensibilisateurs conventionnels ont de faibles coefficients d’extinction, nécessitant la fixation d’un grand nombre de photosensibilisateurs à une seule molécule d’anticorps, ce qui réduit potentiellement l’affinité de liaison. La plupart des photosensibilisants conventionnels sont hydrophobes, ce qui rend difficile la liaison des photosensibilisants aux anticorps sans compromettre leur immunoréactivité ou leur accumulation de cible in vivo. Les photosensibilisateurs conventionnels absorbent généralement la lumière dans la gamme visible, ce qui réduit la pénétration des tissus.
Plusieurs études sur le NIR-PIT ciblant les tumeurs intrathoraciques telles que le cancer du poumon et les cellules malignes du mésothéliome pleural (MPM) ont été rapportées9,10,11, 12,13,14,15,16,17. Cependant, seuls quelques rapports ont décrit l’efficacité de NIR-PIT dans les modèles pleuraux disséminés de MPM ou de cancer du poumon9,10,11,12. On pense que les modèles de xénogreffe de tumeurs sous-cutanées sont des modèles tumoraux standard et sont actuellement largement utilisés pour évaluer les effets antitumoraux des nouvelles thérapies18. Cependant, le microenvironnement tumoral sous-cutané n’est pas permissif pour le développement d’une structure tissulaire appropriée ou d’une condition qui récapitule correctement un véritable phénotype malin19,20,21,22. Idéalement, des modèles de maladie orthotopique devraient être établis pour une évaluation plus précise des effets antitumoraux.
Ici, nous démontrons une méthode d’évaluation de l’efficacité dans un modèle murin de cancer du poumon disséminé pleural, qui a été traité à l’aide de NIR-PIT. Un modèle murin de dissémination pleurale est généré par injection de cellules tumorales dans la cavité thoracique et confirmé à l’aide de la luminescence de la luciférase. La souris a été traitée par une injection intraveineuse de mAb conjuguée à l’IR700 et à une irradiation NIR dans la poitrine. L’effet thérapeutique a été évalué en utilisant la luminescence de la luciférase.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans cette étude, nous avons démontré une méthode pour mesurer l’effet thérapeutique du NIR-PIT sur le modèle de dissémination pleurale de la MPM. La destruction cellulaire hautement sélective a été réalisée avec NIR-PIT; ainsi, le tissu normal était à peine endommagé23,24,25. Avec ce type de destruction sélective des cellules, NIR-PIT s’est avéré sûr dans les modèles diss…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Aucun
Materials
| 0.25w/v% Trypsin-1mmol/l EDTA 4Na Solution with Phenol Red | Wako | 209-016941 | for cell culture |
| 1mL syringe | TERUMO | SS-01T | for mice experiment |
| 30G needle | Nipro | 1907613 | for mice experiment |
| BALB/cSlc-nu/nu | Japan SLC | ||
| Collidal Blue Staining Kit | Invitrogen | LC6025 | use for gel protein staining |
| Coomassie (bradford) Plus protein assay | Thermo Fisher Scientific Inc (Waltham, MA, USA) | PI-23200 | for measuring the APC concentration |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Wako | 043-07216 | use for conjugation of IR700 |
| D-Luciferin (potassium salt) | Cayman Chemical | 14681 | for bioluminescence imaging and DLIT |
| GraphPad Prism7 | GraphPad software | for statistical analysis | |
| Image Studio | Li-Cor Biosciences | for analyzing 700 nm fluorescent image | |
| IRDye 700DX Ester Infrared Dye | LI-COR Bioscience (Lincoln, NE, USA) | 929-70011 | |
| isoflurane | Wako | 095-06573 | for mice anesthesia |
| IVIS Spectrum CT | PerkinElmer | for capturing bioluminescent image and DLIT | |
| Living Image | PerkinElmer | for analyzing bioluminescent image and DLIT | |
| Na2HPO4 | SIGMA-ALDRICH (St. Louis, MO, USA) | S9763 | use for conjugation of IR700 |
| NIR Laser | Changchun New Industries Optoelectronics Technology | MRL-III-690R | for NIR irradiation |
| Novex WedgeWell 4 to 20%, Tris-Glycine, 1.0 mm, Mini Protein Gel, 12 well | Invitrogen | XP04202BOX | use for SDS-PAGE |
| NuPAGE LDS Sample Buffer (x4) | Invitrogen | NP0007 | use for SDS-PAGE |
| Optical power meter | Thorlabs (Newton, NJ, USA) | PM100 | for measuring the output of the NIR laser |
| PBS(-) | Wako | 166-23555 | |
| Pearl Trilogy imaging system | Li-Cor Biosciences | for capturing 700 nm fluorecent image | |
| Penicilin-Streptomycin Solution (x100) | Wako | 168-23191 | for cell culture |
| Puromycin Dihydrochloride | ThermoFisher | A1113803 | for luciferase transfection |
| RediFect Red-Fluc-Puromycin Lentiviral Prticles | PerkinElmer | CLS960002 | for luciferase transfection |
| RPMI-1640 with L-glutamine and Phenol Red | Wako | 189-02025 | for cell culture |
| Sephadex G25 column (PD-10) | GE Healthcare (Piscataway, NJ, USA) | 17-0851-01 | use for conjugation of IR700 |
| UV-1900i | Shimadzu | for measuring the APC concentration |
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