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Thérapie cellulaire et génique pour letraitement des cellules tumorales
Pr Francois Lemoine - CHU Pitié Salpêtrière - CNRS UMR 7087
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Réponse Immune Antitumorale
NK
CTL
T4
T8
Celluletumorale
B
MØ
APC
Réponse ImmunitaireInnée
Réponse ImmunitaireAdaptative
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DC
TEff TReg
HSC
Interactions DC - LT effecteurs et LT régulateurs
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Quelles stratégies ?
•Cellules dendritiques•Lymphocytes T régulateurs•Destruction conditionnelle des cellules tumorales
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Dendritic cellsAnti-tumoral immunotherapy
![Page 6: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/6.jpg)
Dendritic cells (DC)
1868 : Description in the skin by Paul Langerhans
1973 : Description in murine lymphoid organs by Ralph Steinman and Zanvil Cohn
defined as “professional” antigen presenting cells (APC)
![Page 7: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/7.jpg)
Blood
Draining lymph nodes
Lymph
Liver
Intersticial spaces(Kidney, lung, heart..)
CDprecursors
Epithelia (skin, mucosae..)
Bone marrow
DC-LC
Veiledcells l
IDC
Interstitial DC
Plasmacytoid cellsGCDC
DC CD11c+DC CD11c- or plasmacytoid
DC CD83+
Veiled cells
Efferent lymph
Afferentlymph
Medulla
Primary folliculeParacortexHEV
Cortex
Distribution of dendritic cells
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Functions of dendritic cells
Lymph node T cell area Tcells
LymphEpiderm
Langerhanscells
Ag.
Blood
Antigen uptake
Presentationto T cells
Bonemarrow
CD 34 +
Migration
Veiledcells
interdigitatingcells
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Morphology and immunophenotypic markersof dendritic cells
Homing moleculesCD11a, b, c
CD49d, CD44 variantsE-cadherin
Adhesionand costimulatory molecules
CD50, CD54/ICAM-1,3CD58/LFA3CD80, CD86
Virus receptorsCD4, CD46
Chemokine-RDC-SIGN
Other markersCD83
DC-Lamp, Langerin
Cytokine and chemokine receptorsTNF-R : CD120, CD40
Cytokine-R : GM-CSF, IL1, IL10, IL4, TGFβ
Chemokine-R :CCR5, CCR6, CXCR4
Molecules for antigen presentation
MHC I, MHC II, CD1Receptors for
Antigen uptakeMMR, DEC205
FcγR(CD32, CD64), CD36αvβ5, CR
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W. Michael McDonnell et al (1996)The new England Journal of medecine, vol.334, n°1
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W. Michael McDonnell et al (1996)The new England Journal of medecine, vol.334, n°1
![Page 12: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/12.jpg)
DC
T4
B
CD80 CD86
CD54
CD58
CD11a
CD8
CD80 CD28
CD40CD40 L
CD28
CD80
CD40
CD40 L
CD19
CD20
CD40 L
Ig GIg A
1
3
21
TCR
MHC II
MHC I
1
2
3
T8
NK
IL-12
![Page 13: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/13.jpg)
DC and Immunotherapy : the concept
Reinjecting ex vivo-pulsed DC represents a potentially powerful
tool to elicit immunity against viral or tumour-associated Ag.
![Page 14: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/14.jpg)
DC-based anti-tumoral vaccination in mice
Exogeneous antigenstumor extracts Nair, 1997
native antigens Celluzi, 1996 &Pargador, 1996
acidic eluatsZitvogel, 1996
apoptotic bodiesAlbert,1998
exosomesZitvogel, 1998
Gene transfer
adenovirusSong, 1997
retrovirusSpecht, 1997
RNABoczkowski, 1996
immaturedendritic cell
naked DNACondon, 1996
tumor regression
![Page 15: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/15.jpg)
DC progenitors orDC precursors
DC loadedwith Ag of
interest
Sensitization
GrowthFactors
Injection
Use of DCs in Immunotherapy
![Page 16: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/16.jpg)
Ι
ΙΙ
ΙΙΙ
ΙV
MOELLE
OSSEUSE
SANG
T ISSU
? ?
Thymus
Cellule souche
Cellule souche myéloïde Cellule souche lymphoïde
CFU-GEMM
BFU-E
CFU-E
BFU-MK
CFU-MK
CFU-GM
CFU-G CFU-M CFU-DC
CFU-Eo CFU-BaE
Myélob Monob
Poly N MonoPoly BaPoly EoPlaqGR
Mast DC Plas T4 T8
T4 T8
T4 T8
B
B
NK
MΦ
Meg
Pro-B
Poly Eo
![Page 17: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/17.jpg)
Production of dendritic cells from monocytes or CD34+ cells
MonocyteGM-CSF / IL4
d7
CD34+Flt3-L / SCF
GM-CSF / TNF α d5
+ IL4LC-DC
d12
d8
+ IL4
Mφ-DC
![Page 18: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/18.jpg)
Immature DC
Low expression of MHC andcostimulatory molecules
Weak immunostimulation of T lymphocytes
High ability for antigen uptake and processing Weak ability for antigen uptake and processing
High expression of MHC andcostimulatory molecules
High immunostimulation of T lymphocytes
LPS, TNFα, CD40-L
Mature DC
Properties of mature dendritic cells
![Page 19: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/19.jpg)
Authors
Hsu,1996
Murphy,1999
Kugler,2000
Höltl2002
Pathology
Follicular lymphoma
(stage IIIA & IVA)
Prostate carcinoma
RenalCarcinoma
RenalCarcinoma
n
4
37
17
27
Antigen
Idiotypic proteins
HLA- restricted peptides
PSM-P1 or P2
Allogeneic DC/ tumor cell hybrids
Autologous tumor lysatsor cell line
Injection route
IV
IV
Intradermal
IV andIntradermal
4 / 4Ag-specific
proliferation
4 / 37
11 /17DTH
14/27DTH/KLH
KLH-proliferation
1 CR1 PR
1 CR10 PR
4 CR, 2 PR1 MR
2 CR1 PR7 SD
Origin of DCs
Monocytes
Monocytes
Monocytes
Monocytes
ResponseBiologicalBiological ClinicalClinical
DC-based Immunotherapy : Clinical Trials (I)
![Page 20: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/20.jpg)
Authors
Chakraboy1998
Nestlé,1998
Thurner,1999
Mackensen,2000
Lau,2001
Banchereau2001
Pathology
Melanoma
Melanoma
Melanoma
Melanoma
Melanoma
Melanoma
n
13
16
11
14
16
18
Antigen
Tumor lysates
Pool of peptidesor tumor lysates
HLA- A1 restricted Mage-3 peptides
HLA- restricted peptides
HLA- restricted peptides : GP100
TyrosinaseMART-1/Melan A
GP100Tyrosinase
MART-1, Mage 3 HLA- restricted
peptides
Injection route
Intradermal
Intra-lymph nodes
Subcutaneous +Intradermal + IV
IV
IV
Subcutaneous
9 / 13DTH
11 / 16DTH
7 / 11 DTH8 / 11 CTL
4 / 14 DTH1 / 14 CTL
12 / 16 T-cell proliferation
5 /16 Elispot
15/18 DTH/KLH10/14 DTH/peptide8/18 Ag-specific
Elispot
1 PR
2 CR, 3 PR1 MR
3 CR3 PR
1 CR1 PR
1 CR4 PR
3 CR4 PR3 SD
Origin of DCs
Monocytes
Monocytes
Monocytes
CD34+ cells
Monocytes
CD34+ cells
ResponseBiologicalBiological ClinicalClinical
DC-based Immunotherapy : Clinical Trials (II)
![Page 21: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/21.jpg)
tumor lysates
400ml Bone Marrow
CD34+
d0
CD34++ KLH - Clinical tolerance
- Biological tolerance- Clinical response- Immunological responseLysates
Follow up :
Dendritic cells
d15 - 45
d22 - 53
d30 - 60
d60 - 90
d90 - 120
IL2 sc W1
W2
W4
W5
W7
W8
W10
W11
d60 d90 d120 d150DC-based Immunotherapy of Renal Carcinoma
![Page 22: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/22.jpg)
Preliminary resultsPatients UPN CD34+
Production
Lysates
Production
Vaccination
Number
Biological
responses
Clinical outcome
p201 Yes Yes 5 IFNg
&
Perforine
production
Dead 18 month
after
treatment
p101 No Yes No NA Dead;
excluded from
protocol
p401 Yes Yes 3 NA Dead: clinical
progression
p502 Yes Yes No NA Dead: clinical
progression ;
excluded
before
treatment
p501 Yes Yes 3 NA Dead: Clinical
Progression
p402 Yes Yes 5 IFNg
&
Perforine
production
Alive 16 month
after
treatment
![Page 23: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/23.jpg)
tumor extractsPeptidesExosomesApoptotic bodies
Sensitization
Purification Differentiation
CD34+/Monocytes
Endogeneous sensitization pathway exogeneous sensitization pathway
DCGene transfer
Viral / non-viral vectors
TransducedDC
DCdifferentiation
CD34+ /Monocytes
DC
Dendritic cells-based immunization in human
tumor cellsInjection
Sensitized DC
TransducedCD34+ /
Monocytes
![Page 24: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/24.jpg)
Dendritic Cell
Tumor Associated Ag(TAA) Loaded dendritic cell
Strategies for DC-based immunotherapy of cancer
CTL
CTL
Gene codingFor TAA Transduced DC
Viral particles
+
=+
Gene coding For TAA
In vivo injection
In vivo transduction of DC
+
![Page 25: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/25.jpg)
GENETIC IMMUNOTHERAPY USINGDENDRITIC CELLS
Source of DCMonocytesCD34+ cells
Injection of DC or injection of recombinantlentiviral particles
Evaluation of the anti-tumor immuneresponse
![Page 26: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/26.jpg)
CELLULES DENDRITIQUES ET IMMUNOTHERAPIEGENIQUE
Perspectives
• Mélanomes malins métastatiques• Leucémie myéloïde chronique• Evaluation in vitro de la réponse immune• Evaluation in vivo de la réponse immune
dans un modèle murin de souris HLA-A2transgénique
![Page 27: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/27.jpg)
LENTIVIRUS RECOMBINANT
VECTEUR LENTIVIRAL- Séquences codantes pour le gène d ’intérêt- Signaux en cis nécessaire à la RT, intégration et transcription et à l ’encapsidation du vecteur
Gène d’intérêt : gène thérapeutique et/ou gène rapporteur
LTR GA RRE P Thy-1 IRES eGFP WPRE
LTRsin
EF1∝-L
EF1∝-S
CMV
ψ
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Vecteurs lentiviraux bicistroniques et DCs
NI
EF1LW+
CMVW+
EF1LVpx+
CMVVpx+
CMVVpx-
EF1SW+
EF1S
CMV
99%
99%
98%
97%
98%
85%
85%
77%
41%
28%
2% 2%
96%
99%
99%
98%
94%
77%
CD90 GFPCD90 GFP
59%
59%
56%
58%
60%
2%
14%
16%
14%
70%
64%
56%
59%
62%
2%
48%
81%
40%
HIV vectors
SIV vectors
A : CD34-DC B : Mo-DC
![Page 29: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/29.jpg)
RSV R U5 GA RREΨ
pCMV Thy-1 IRES CML.A2PEs1-4 WPRE
LTR SINcPPT
Exemple de construction poly-épitopique : pHIV-CMV-Thy1-IRES-CML.A2PEs1-4
Vaccination poly-épitopique avec vecteurs lentiviraux
Mélanome : Mart1, Mage 3, gp100, tyrosinaseLMC : Bcr-Abl, WT1, PR1, Tert
![Page 30: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/30.jpg)
DC-based genetic immunotherapy of cancerIn vivo targetting of DCs
CTL
CTL
Viral particles
=
+
Gene coding For TAA
In vivo injection
In vivo transduction of DCTumor cells
Use of lentiviral particles pseudotyped with targetting enveloppe
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DC-based genetic immunotherapy of cancerIn vivo targetting of DCs
CTL
CTL
Viral particles
=
+
Gene coding For TAA
In vivo injection
In vivo transduction of DCTumor cells
Use of lentiviral particles pseudotyped with targetting enveloppe
![Page 32: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/32.jpg)
Depletion ofregulatory/suppressor T-cells
for inducing anti-tumor immune response
![Page 33: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/33.jpg)
Role of regulatory/suppressor T-cells
•Maintenance of self tolerance & prevention of auto-immune disease•Defect of Treg cells in HCV with vasculitis-induced cryoglobulinemia
•Tolerance induction to allogeneic transplants•Treg depletion allows control of GVHD
•Maintenance and/or physiopathology of chronic infections•Role in anti-tumor immunity
•Increase number of Treg in lung , breast, gastrointestinal tumors•Treg depletion improves anti-tumor immune response
![Page 34: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/34.jpg)
Depletion of regulatory/suppressorT-cells
•Injection of anti-CD25 monoclonal antibodies ± Cyclophosphamide•Validation in murine tumor models
![Page 35: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/35.jpg)
Tumor rejection by in vivo administration of anti-CD25mAb
Days
Mea
n tu
mor
dia
met
er (m
m)
Onizuka et al. (1999) Cancer Research 59:3128
![Page 36: Thérapie cellulaire et génique pour le traitement des ...genetique.snv.jussieu.fr/OLD SITE/Images/PDF/ReponseImmune2.pdftraitement des cellules tumorales Pr Francois Lemoine - CHU](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050412/5f896813f33fec53bf0c7225/html5/thumbnails/36.jpg)
Specific targetting andconditional destruction of tumor cells
Objectives
•Use of lentiviral particles pseudotyped with targetting enveloppe•Transduction of tumor cells with suicide gene•Stimulation of immune cells
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Pseudotyped lentiviral particlesExample : B-cell lymphoma
CD20 mAbs
Tumor B-cells
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Suicide geneThe thymidine kinase / ganciclovir system
GCVHSV-TK
GCV-MPCellular
kinaseGCV-TP
Incorporationinto
elongatingDNA
Death ofdividing cells
N
N
OHN
NH2N
OHOOH
Transduced cells
GCV
Dividing cells
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Suicide gene and immunostimulation
RSV R U5 Immuno-stimulationGA RREΨ
pCMV HSV1-TK IRES WPRE
LTR SINcPPT
CD40/CD80
GM-CSF
IL-12
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Pseudotyped particles
In vivo transduction of lymphoma cells
5’ LTR ψ IRES 3’ LTR
Lentiviral construct
Patient
HSV1-TK IS Gene