Suppression of cancer growth by non-viral gene therapy based on a novel reactive oxygen species-responsive promoter

Increased reactive oxygen species (ROS) production has been reported as a distinctive feature of different pathologies including cancer. Therefore, we assessed whether increased ROS production in the cancer microenvironment could be selectively exploited to develop a selective anti-cancer therapy. For this purpose we constructed a novel chimeric promoter, based on a ROS-response motif located in the VEGF gene promoter placed, in turn, downstream of a second ROS-response motif obtained from the early growth response 1 (Egr-1) gene promoter. The activity of the chimeric promoter was largely dependent on variations in intracellular ROS levels and showed a high inducible response to exogenous H2O2. Transient expression of the thymidine kinase gene (TK) driven by the chimeric promoter, followed by gancyclovir administration, inhibited human colorectal cancer and melanoma cell growth in vitro and in vivo. Moreover, electrotransfer of the TK gene followed by gancyclovir (GCV) administration exerted a potent therapeutic effect on established tumors. This response was improved when combined with chemotherapeutic drugs. Thus, we show for the first time that a distinctive pro-oxidant state can be used to develop new selective gene therapeutics for cancer.Fil: Policastro, Lucia Laura. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área de Aplicaciones de la Tecnología Nuclear. Departamento de Radiobiología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Ibañez, Irene Laura. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área de Aplicaciones de la Tecnología Nuclear. Departamento de Radiobiología; ArgentinaFil: Duran, Hebe Alicia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área de Aplicaciones de la Tecnología Nuclear. Departamento de Radiobiología; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: Soria, Ramiro Gaston. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Gottifredi, Vanesa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Podhajcer, Osvaldo Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin