Targeting of proteoglycans by the quaternary ammonium function. : Development of new diagnostic and therapeutic approaches for the management of chondrosarcoma.
Ciblage des protéoglycanes par la fonction ammonium quaternaire. : Développement de nouvelles approches diagnostiques et thérapeutiques pour la prise en charge du chondrosarcome.
Résumé
Our strategy consists in using the quaternary ammonium function, that exhibits a high affinity for proteoglycans of extracellular matrix, as a selective carrier to chondrosarcoma of (i) radioisotopes for a targeted in vivo imaging or (i) cytotoxics for a targeted therapeutic approach. For diagnosis application, a radiotracer radiolabeled with 99m Tc ( 99m Tc-NTP 15-5) was designed and tested in vivo in an orthotopic Swarm chondrosarcoma model. For therapeutic application, a quaternary ammonium derivative of melphalan, Melphalan-AQ, was synthesized and assessed in vitro (cytotoxic activity, cell cycle distribution) and in vivo in the orthotopic Swarm chondrosarcome model (antitumor efficacy, toxicity). Since chondrosarcoma is characterized by hypoxia, research was focused on the vectorization of hypoxia-activated prodrugs. For diagnosis, 99m Tc-NTP 15-5 radiotracer highly accumulated in tumoral tissue at very early stage of pathology while no palpable nor measurable tumor could be assessed. For therapy, chondrosarcoma bearing rats treated with Melphalan-AQ showed a significant tumor growth inhibition with associated heamatological side effects being significantly reduced as compared to Melphalan. Among all phosphoramidate-AQ derivatives synthetised, one was selected on the basis of cytotoxic activity improvement under hypoxia respectively to normoxia. In vivo, this compound demonstrated a significant tumoral growth inhibition in the hypoxic HEMC-SS chondrosarcoma model. This work underlines the potential of the proteoglycans vectorization strategy developed in our lab, for a targeted management of chondrosarcoma including: (i) the first and only radiopharmaceutical able to provide in vivo a specific diagnosis and staging of the tumoral pathology of cartilage and (ii) a promising targeted antineoplastic approach exploiting both the chondrogenic and hypoxic features of chondrosarcoma.
Le travail présenté dans ce manuscrit s’inscrit dans une stratégie de vectorisation d’agents diagnostiques et thérapeutiques, vers les protéoglycanes du chondrosarcome, via une structure chimique de reconnaissance : un ammonium quaternaire. Nous nous sommes intéressés aux deux aspects de la prise en charge du chondrosarcome : l’aspect diagnostique par imagerie scintigraphique et l’aspect thérapeutique. Pour l’imagerie, nous avons validé l’intérêt du radiotraceur 99m Tc-NTP 15-5 dans le diagnostic précoce, le staging et le suivi de la réponse au traitement dans un modèle de chondrosarcome de rat. Ce dernier démontre une accumulation spécifique et rapide au niveau du tissu tumoral, et ce, dès les stades précoces de la pathologie. Actuellement en phase de transfert vers la clinique pour la pathologie de l’arthrose, nos résultats ont permis de proposer une extension de l’application au chondrosarcome. Pour la thérapie, nous avons confirmé, in vitro, que la greffe du vecteur ammonium quaternaire, sur un agent alkylant, le melphalan, ne modifiait pas son activité cytotoxique. In vivo, les résultats obtenus avec le dérivé ammonium quaternaire du melphalan, ont mis en évidence un ralentissement net de la croissance tumorale associée à une diminution considérable du syndrome myélodysplasique associé au traitement. Ces résultats prouvent tout l’intérêt de la vectorisation pour l’amélioration de l’index thérapeutique et nous ont permis de valider la preuve de concept pour la vectorisation d’agent cytotoxique. Une autre approche de thérapie a consisté à greffer le vecteur sur des dérivés du cyclophosphamide clivables en hypoxie. Parmi les composés synthétisés, l’un d’entre eux a montré, in vitro, un différentiel de cytotoxicité hypoxie/normoxie intéressant. Son évaluation in vivo dans le modèle de xénogreffe de chondrosarcome HEMC-SS a démontré une inhibition importante de la croissance tumorale. En nous intéressant à l’environnement hypoxique de la tumeur, nous offrons ainsi une approche encore plus spécifique de la thérapie. L’ensemble de ces travaux offrent un véritable espoir pour le management du chondrosarcome, pathologie certes rare mais néanmoins redoutable.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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