APPORT DES NANOTECHNOLOGIES DANS LA CONCEPTION DE NOUVEAUX MEDICAMENTS: APPLICATION AU CANCER. Colloque du Centre d Alembert, 10 Mai 2006
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- Daniel Francis Plamondon
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1 APPORT DES NANOTECHNOLOGIES DANS LA CONCEPTION DE NOUVEAUX MEDICAMENTS: APPLICATION AU CANCER P. COUVREUR UMR CNRS 8612, Université Paris-Sud Colloque du Centre d Alembert, 10 Mai 2006 UMR CNRS 8612
2 DIVERSITE DES NANOOBJETS DE PREMIERE GENERATION POUR LA VECTORISATION DES MEDICAMENTS 50 nm Liposome «Janus» vesicle nanosphere nanocapsule USPIO 50n LIVER IV
3 EFFICACITE ANTICANCEREUSE DE LA DOXORUBICINE VECTORISEE PAR DES NANOPARTICULES (Métastases hépatiques M5076) Hepatic metastasis (number) ,5 5 7,5 10 mg/kg Dose Dox Nano Dox N. Chiannilkulchai, N. Ammoury, B. Caillou, JP Devissaguet, P. Couvreur, Cancer Chemother Pharmacol, 1990 N. Chiannilkulchai, Z. Driouich, JP. Benoit, AL Parodi, P. Couvreur, Sel. Cancer Ther., 1989
4 EFFICACITE DE NANOPARTICULES CHARGEES EN DOXORUBICINE SUR UN MODELE EXPERIMENTAL DE SOURIS TRANSGENIQUES DEVELOPPANT UN HEPATOCARCINOME MDR RESISTANT TUNEL analysis of apoptotic hepatocytes (%) %-glucose PIHCA Dox PIHCA-Dox * * ** Histological counting of apoptotic hepatocytes (%) 16 * ** %-glucose PIHCA Dox PIHCA-Dox A C B D Arrows = apoptotic bodies in HCC tumors - A. Colin de Verdière, C. Dubernet, F. Némati, E. Soma, M. Appel, J. Ferté, S. Bernard,F. Puisieux, P. Couvreur, Brit. J. Cancer, 76, (1997). - L Barraud, P. Merle, E. Soma, L. Lefrançois, S. Guerret,, Dubernet, P. Couvreur, C. Trépo, J. Hepathol, 42, (2005)
5 ESSAIS CLINIQUES (Bioalliance) HCC Phase I/II : Response + Partielle Absence de réponses Complète Total Patients # *8 5 ** As of 16 June 2005 * Includes 1 patient with 2 completed cycles (patient number 13) ** Includes 1 patient with 2 completed cycles (patient number 8)
6 ESSAI CLINIQUE (Bioalliance) Patient #8: Présentant une simple tumeur non resécable du Segment II Taille de la tumeur: 60 x 50 mm (3000mm 2 ) 1 x 30 mg/m 2, la nécrose tumorale est évidente Avant traîtement tement 4 semaines après traîtement tement: nécrose tumorale évidente
7 ESSAIS CLINIQUES (Bioalliance) Patient #16: Présentant une pathologie tumorale disséminée 1 x 35 mg/m 2, nécrose tumorale accompagnée d une réduction significative du taux d alpha-foéto protéine AFP: 268,900 microg/l AFP: 103,800 microg/l Avant traîtement tement 4 semaines après s le traitement: nécrose tumorale évidente
8 COMMENT ADMINISTRER L INADMINISTRABLE? Min. O HN CH 3 HO 5 ' O O N O O HN CH 3 - O P O O O O N O n O HN CH 3 - O P O O O O N 3 ' OH Degradation of ODN In calf serum (10%) Intracellular penetration
9 NANOCAPSULES A CONTENU AQUEUX POUR L ADMINISTRATION DE COURTS FRAGMENTS D ACIDES NUCLEIQUES (sirna ou oligonucléotides) 50 nm G. Lambert, E. Fattal, H. Pinto-Alphandary, A. Gulik, P. Couvreur, Pharm. Research, 2000 G. Lambert, E. Fattal, H. Pinto-Alphandary, A. Gulik, P. Couvreur, Int. J. Pharm., 2001 G. Lambert, E. Fattal, P. Couvreur, Advanced Drug Delivery Reviews, 47, , 2001 G. Lambert, J.R. Bertrand, E. Fattal, F. Subra, H. Pinto-Alphandary, C. Malvy,C. Auclair, P. Couvreur, BBRC, 2001 A. Maksimenko, C. Malvy, G. Lambert, J.R. Bertrand, E. Fattal, P. Couvreur, Pharm. Research, 2003
10 CAS DU SARCOME D EWINGD Translocation t(11 ; 22) (q24 ; q12) Chromosomique Fli-1 = facteur de transcription (Chromosome 11) EWS = activateur transcriptionnel (Chromosome 22) EWS-Fli-1 = protéine chimère ---> cancérisation
11 770 (A. Maksimenko, G. Lambert, J.R. Bertrand, E. Fattal, P. Couvreur, 3 5 C. Malvy, Annals of the New York Academy of Sciences., 2003) C G G T T A C G C 810 G C U A G C A G C-G A A A-U T A C-G G-C G A G-C 780 U-A C G A-U A G G A C G U-A ON BA3008AS A C C G C G* T* U-A T* A G T* C-G C* 800 A C -G C* G* T* U-A C -G U-G 820 G - C A G C A G A A C C C - C 760 A U A U A A C A U - G 790 EWS /FLI-1 ARN [ODN] = 2.5 mm Yield of encapsulation: 81% * - phosphorothioate group
12 MICROSCOPIE CONFOCALE MONTRANT L ENTREE L DANS LA CELLULE DES ODNs VECTORISES PAR NANOCAPSULES FITC-ODN in NC FITC-ODN free N. Toub, C. Angiari, D. Eboué, E. Fattal, J-P Tenu, T. Le Doan, P. Couvreur,JCR (2005)
13 EFFICACITE DES NANOCAPSULES D ODN D SUR LE SARCOME D EWINGD -G. Lambert, J.R. Bertrand, E. Fattal, F. Subra, H. Pinto-Alphandary, C. Malvy,C. Auclair, P. Couvreur, BBRC, N. Toub, J-R Bertrand, A. Tamaddon, H. Elhamess, H. Hillaireau, A. Maksimenko, C. Malvy, E. Fattal and P. Couvreur, Pharm. Res, 2006 Tumor Growth (% of initial volume) NC AS NC SE AS SE Water (Cumul. Dose 5mg/Kg) Days after first injection
14 EFFICACITE ANTITUMORALE DE sirna ENCAPSULES DANS LES NANOCAPSULES Dose: 5 injections 0.4 nm= 1.11 mg/kg Tumor Growth (% of initial volume) sirna Ct sirna As sirna Ct NC 0 saline sirna As NC Days after first injection N.Toub, J-R. Bertrand, A.Tamaddon, H.Elhamess, H. Hillaireau, A. Maksimenko, C. Malvy, E. Fattal, P.Couvreur Pharm. Res, 2006
15 DEUXIEME GENERATION DE VECTEURS LES NANOSYSTEMES «FURTIFS»
16 LES NANOOBJETS DE PREMIERE GENERATION ONT UN TROPISME HEPATIQUE Tumour
17 LES VECTEURS DE DEUXIEME GENERATION CN CN C CH2 C CH2 4 1 COOC 16 H 33 COO (CH 2 CH 2 O) n CH 3 Hydrophobic part Hydrophilic part
18 LES VECTEURS DE DEUXIEME GENERATION NE PERMETTENT PAS AUX PROTEINES DU SANG DE LES RECOUVRIR (M-T Perracchia, S. Harnisch, H. Pinto-Alphandary, A. Gulik, JC. Dedieu, D. Desmaël, J. D Angelo, R. Muller, P. Couvreur, Biomaterials, 1999 ) A B
19 CONCENTRATION PLASMATIQUE DE NANOPARTICULES DE PREMIERE ET DE DEUXIEME GENERATION (M-T. Perrachia, E. Fattal, M. Besnard, J-P.Noël, J-M. Gomis, M. Appel, J. d Angélo, P. Couvreur, J. Control. Rel, 1999) 100 % Dose 10 1 PEG-PHDCA PHDCA 0, Time (min)
20 EXTRAVASATION TUMORALE SELECTIVE Healthy vascular endothelium TUMOR INFLAMMATORY RESPONSE
21 DISTRIBUTION INTRACEREBRALE DE NANOPARTICULES DE DEUXIEME GENERATION (GLIOSARCOME) (I. Brigger, J. Morizet, G.Aubert, H. Chacun, M.-J. Terrier-Lacombe,P. Couvreur, G. Vassal, J. Pharmacol. Exp. Ther., 2002) 0,30 0,25 PHDCA nanoparticles 3 min 5 min 0,30 0,25 PEG-PHDCA nanoparticles % dose / g tissue 0,20 0,15 0,10 30 min 240 min % dose / g tissue 0,20 0,15 0,10 0,05 0,05 0,00 9L tumor Adjacent tissue controlateral hemisphere 0,00 9L tumor Adjacent tissue controlateral hemisphere
22 CAPTURE INTRACEREBRALE DES NANOPARTICULES ET ENCEPHALOMYELITE EXPERIMENTALE AUTOIMMUINE (EAE) (P. Calvo, B. Gouritin, H. Villaroya, F. Eclancher, C. Giannavola, C. Klein, JP. Andreux, P. Couvreur, Europ. J Neurosc., 15, , 2002) thalamus hypothalamus hippocampus Control CFA EAE striatum occipital cortex frontal cortex colliculi cerebellum olfactory bulbs * ** ** ** lumbar SC thoracic SC cervical SC ** ** ** 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 UMR CNRS 8612 % dose/g tissue
23 MICROSCOPIE CONFOCALE DE COUPE TRANSVERSALE DE LA MOELLE EPINIERE D ANIMAUX D EAE MONTRANT LES NANOPARTICULES ET LES MACROPHAGES ED1+ (P. Calvo, B. Gouritin, H. Villaroya, F. Eclancher, C. Giannavola, C. Klein, JP. Andreux, P. Couvreur, Europ. J Neurosc., 15, , 2002) G H I UMR CNRS 8612
24 UVEITE EXPERIMENTALE AUTOIMMUNE (EAU) Mêmes caractéristiques physiopathologiques que l EAE Même modifications endothéliales dues au processus inflammatoires Le récepteur aux oestrogènes est impliqué dans la maladie, mais le tamoxifène est inefficace Absence de traîtement
25 DISTRIBUTION INTRAOCULAIRE DES NANOPARTICLES DE PEG-PHDCA APRES ADMINISTRATION INTRAVITREALE A DES RATS SAINS OU PORTEURS DE L UVEITE AUTOIMMUNE (EAU) (Y. de Kozak, K. Andrieux, H. Villarroya, C. Klein, B. Thillaye-Goldenberg, MC. Naud, E. Garcia, P.Couvreur, Europ J Immunol., 2004)
26 EFFICACITE CLINIQUE DU TAMOXIFENE ET DU TAMOXIFENE VECTORISE PAR NANOPARTICLES DE PEG-PHDCA (Y. de Kozak, K. Andrieux, H. Villarroya, C. Klein, B. Thillaye-Goldenberg, MC. Naud, E. Garcia, P.Couvreur, Europ J Immunol., 2004)
27 HISTOLOGIE APRES ADMINISTRATION IVT DE TAMOXIFENE LIBRE (A) OU DE TAMOXIFENE VECTORISE PAR DES NANOPARTICULES DE PEG-PHDCA (B) (Y. de Kozak, K. Andrieux, H. Villarroya, C. Klein, B. Thillaye-Goldenberg, MC. Naud, E. Garcia, P.Couvreur, Europ J Immunol., 2004)
28 EXPRESSION IMMUNOHISTOCHIMIQUE DE MHC Class II (OX 6) (Y. de Kozak, K. Andrieux, H. Villarroya, C. Klein, B. Thillaye-Goldenberg, MC. Naud, E. Garcia, P.Couvreur, Europ J Immunol., 2004)
29 COMMENT ENTRER DANS LA CELLULE? GRÂCE A DES NANOTECHNOLOGIES EQUIPEES DE MISSILES «MOLECULAIRES»
30 CIBLAGE TUMORAL PAR LE RECEPTEUR DE L ACIDE L FOLIQUE (B. Stella, S. Arpicco, M.T. Peracchia, D. Desmaele, J. Hoebeke, M. Renoir, J. d Angelo, L. Cattel, P. Couvreur, J. Pharm. Sci., 2000)
31 DECORATION DES NANOPARTICULES PAR L ACIDE FOLIQUE (M.T. Perrachia, D. Desmaële, P. Couvreur, J. d'angelo, Macromolecules, 1997) (B. Stella, S. Arpicco, M.T. Peracchia, D. Desmaele, J. Hoebeke, M. Renoir, J. d Angelo, L. Cattel, P. Couvreur, J. Pharm. Sci., 2000) F F F F F Polymer poly(h 2 NPEGCA-co-HDCA) Folic Acid CN CN (- C-CH 2 -) 5 (-C-CH 2 -) 1 N OH N CH 2 NH CO NH COOH CH COOC 16 H 33 COO(CH 2 -CH 2 -O)n CH 2 -CH 2 -NH 2 H 2 N N N CH 2 CH 2 COOH
32 WESTERN BLOT B. Stella, P. Couvreur, M. Renoir, non publié 1 : IGROV1 2 : KB : Ishikawa 4 : MCF7
33 CIBLAGE CELLULAIRE Nanoparticles Folate-nanoparticles KB MCF7 Membrane labelling Nanoparticles fluorescence Membrane labelling Nanoparticles fluorescence
34 NANOPARTICLES D OXYDE DE FER DECOREES AVEC L ACIDE FOLIQUE Response (RU) Specific Binding VUSPIO-PEG-FA VUSPIO-PEG-FA + 4 mm FA Time (s) VUSPIO-FeOx PEG VUSPIO-FeOx PEG-FA F. Sonvico, S. Mornet, S. Vasseur C. Dubernet, D. Jaillard, J. Degrouard J. Hoebeke, E. Duguet, P. Colombo, P. Couvreur, Bioconj. Chemistry, 2005
35 120 Inhibition competitive de la capture de l acide folique tritié et microscopie électronique haute résolution après capture cellulaire ( cellules KB) F. Sonvico, S. Mornet, S. VasseurC. Dubernet, D. Jaillard, J. DegrouardJ. Hoebeke, E. Duguet, P. Colombo,P. Couvreur, Bioconj. Chemistry, 2005 % Radioactivity binding Conc. Fe 2 O 3 (µg/ml) Counts C Ni Fe Energy (KeV) Endo Cyt
36 Electron diffracting maghemite crystals appear as bright spot in the right image. Specific uptake index (SUI) MCF7 HeLa KB Cell lines NANOPARTICULES DE FER ET HYPERTHERMIE SELECTIVE F. Sonvico, S. Mornet, S. Vasseur C. Dubernet, D. Jaillard, J. Degrouard J. Hoebeke, E. Duguet, P. Colombo, P. Couvreur, Bioconj. Chemistry, 2005
37 DE KOZAK (INSERM, Paris) G. VASSAL (IGR,Villejuif) C. MALVY (IGR, Villejuif) REMERCIEMENTS L BARRAUD, C. TREPO (INSERM, Lyon) E. DUGUET (Bordeaux) UMR CNRS 8612 H. ALPHANDARY K. ANDRIEUX M. APPEL I. BRIGGER P. CALVO H. CHACUN C. DUBERNET E. FATTAL R. GREF M-T PERACCHIA M. RENOIR C. VAUTHIER BIOALLIANCE
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