In vivo targeting of tumors via the Tn antigen : Development of a Galactose Lectin Macrophage Cluster
Ciblage in vivo des tumeurs via l'antigène Tn : Développement d'un cluster de Macrophage Galactose Lectine
Résumé
All cells, whether prokaryotic or eukaryotic, have a rich and diversified external glycosylation layer, forming the immediate dominant face in relation to their environment. They result from complex enzymatic processes linking sugars to each other and to proteins or lipids. Variations of the "glycome" can appear in certain pathologies. Cancers are the most frequent pathologies with abnormalities in these glycosylations. These alterations are almost systematic on the surface of cancer cells. Among them, the Thomsen-new antigen (Tn), an N-acetylgalactosamine (GalNAc) on a serine or threonine, is strongly expressed in 90% of mammary carcinomas as well as in cancers of the bladder, cervix, ovary, colon, stomach and prostate. The ubiquitous presence of the Tn antigen in many cancers, combined with its absence in healthy cells, makes it a target of choice for targeted therapy or synthetic anti-tumor vaccines. No antibody targeting the Tn antigen is currently available because of the difficulty in developing an antibody with such specificity. Thus, we were interested in an alternative targeting strategy, based on the use of a molecule capable of recognizing the Tn antigen. C-Type lectins are a family of proteins capable of specifically and reversibly binding to certain carbohydrates in the presence of calcium. Macrophage galactose lectin (MGL) is a C-type lectin with a high affinity for GalNac and its derivatives such as the Tn antigen. This work consisted, initially, in the use of a soluble recombinant form of MGL to validate the potential of this tool for the targeting of cancer cells. The different experiments, in vitro and in vivo, involving MGL, demonstrated the latter's ability to specifically target human tumors via the Tn antigen. The extracellular portion of MGL is therefore a very good vector candidate for the diagnosis and imaging of human tumors and potentially for drug delivery. In a second step, various strategies for the development of a bifunctional tool exploiting this lectin were explored. The goal was to create a peptide platform that could be functionalized on one hand with several lectin domains, in order to control recognition affinity, and on the other hand with functional groups that could be variable according to the application (diagnostic, therapeutic, ...). The different coupling strategies employed allowed us to attach several lectin CRDs to a peptide support, while preserving the three-dimensional and functional state of the proteins. The characterizations carried out show a significant increase in affinity directly related to the number of lectins added to the platform. This work paves the way to new customizable sugar-targeting systems.
L’ensemble des cellules, qu’elles soient procaryotes ou eucaryotes, est doté d’une couche de glycosylation externe riche et diversifiée, composant la face dominante immédiate en relation à leur environnement. Elles résultent de processus enzymatiques complexes liant les sucres entre eux et sur des protéines ou lipides. Des variations du « glycome » peuvent apparaître dans certaines pathologies. Les cancers sont les pathologies les plus fréquentes présentant des anomalies de ces glycosylations. Ces altérations sont quasi systématiques à la surface des cellules cancéreuses. Parmi celles-ci, l’antigène Thomsen-nouveau (Tn), un N-acétylgalactosamine (GalNAc) sur une sérine ou une thréonine, est fortement exprimé dans 90% des carcinomes mammaires ainsi que dans les cancers de la vessie, du col de l’utérus, de l’ovaire, du colon, de l’estomac et de la prostate. L’omniprésence de l’antigène Tn dans de nombreux cancers, associés à son absence dans les cellules saines, en fait une cible de choix pour la thérapie ciblée ou des vaccins synthétiques antitumoraux. Aucun anticorps ciblant l’antigène Tn n’est à ce jour disponible du fait de la difficulté à développer un anticorps avec une telle spécificité. Ainsi, nous nous sommes intéressés à une autre stratégie de ciblage, basée sur l’utilisation d’une molécule capable de reconnaître l’antigène Tn. Les lectines de type C sont une famille de protéines capables de se lier spécifiquement et de façon réversible à certains glucides, en présence de calcium. La macrophage galactose lectine (MGL) est une lectine de type C ayant une affinité très importante pour le GalNac et ses dérivés comme l’antigène Tn. Ce travail a consisté, dans un premier temps, à l’utilisation d’une forme recombinante soluble de la MGL pour valider le potentiel de cet outil pour le ciblage des cellules cancéreuses. Les différentes expériences, in vitro et in vivo, impliquant la MGL, ont démontré la capacité de cette dernière à cibler spécifiquement les tumeurs humaines via l’antigène Tn. La partie extracellulaire de la MGL est de ce fait un très bon candidat de vecteur pour le diagnostic et l’imagerie de tumeurs humaines et potentiellement pour l’administration de médicaments. Dans un deuxième temps, diverses stratégies de développement d’un outil bifonctionnel exploitant cette lectine ont été exploré. Le but était de créer une plateforme peptidique fonctionnalisable d’une part avec plusieurs domaines lectines, afin de contrôler l’affinité de reconnaissance, et d’autre part des groupements fonctionnels variable selon l’application recherché (diagnostique, thérapeutique, ...). Les différentes stratégies de couplage employées nous ont permis d’accrocher plusieurs CRD de lectine sur un support peptidique, cela en conservant l’état tridimensionnel et fonctionnel des protéines. Les caractérisations effectuées démontrent une importante augmentation de l’affinité directement fonction du nombre de lectine ajouté sur la plateforme. Ce travail ouvre la voie vers de nouveaux systèmes de ciblage des sucres modulable à façon.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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