Targeting of neuropilin-1, a VEGF co-receptor, to potentiate the anti-vascular effect of photodynamic therapy

La croissance d'une tumeur au-delà de quelques mm3 requiert la formation de son propre réseau vasculaire par angiogenèse ; la destruction de ces vaisseaux nourriciers pourrait conduire à une régression tumorale. L'angiogenèse est orchestrée par de nombreux facteurs de croissance, dont le VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). La thérapie photodynamique (POT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l'action conjuguée d'un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l'oxygène. Outre des dommages cytotoxiques directs aux cellules tumorales, la POT induit des dommages indirects, caractérisés par l'altération de la vascularisation tumorale et l'activation d'effecteurs immunitaires. Un nouveau PS couplé à un heptapeptide (ATWLPPR) ciblant la neuropiline-1, un corécepteur du VEGF, a été synthétisé. Ce couplage ne modifie pas les propriétés photophysiques du PS. Une étude in vitro sur cellules endothéliales de veine ombilicale humaine a montré une moindre cytotoxité à l'obscurité, une amélioration de l'incorporation intracellulaire et une meilleure activité photodynamique, suite au couplage du PS au peptide. ln vivo, chez des souris nude porteuses de gliomes malins humains, le PS conjugué s'accumule dans la tumeur à des taux supérieurs à ceux retrouvés dans la peau. En utilisant des conditions (dose de PS, fluence et irradiance lumineuses) optimisées par une approche de plan d'expériences, la POT avec le PS couplé au peptide induit une réduction du flux sanguin pendant traitement, comparé au PS non couplé, une destruction des cellules endothéliales des vaisseaux sanguins, 24h après POT, ainsi qu'un retard de croissance tumorale, statistiquement significatif comparé au PS non couplé. Une étude de stabilité de la molécule conjuguée a été réalisée in vitro et in vivo. Si le peptide est relativement stable jusqu'à 4h après injection intraveineuse in vivo, l'utilisation de pseudopeptides plus résistants aux peptidases permettrait une efficacité encore supérieure.Tumor growth beyond a few mm3 requires the formation of its own vascular network by angiogenesis ; the destruction of these vessels could lead to tumor regression. Angiogenesis is controlled by numerous growth factors, including VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). Photodynamic therapy (POT) can be used as an anti-cancer treatment, and is based on the combined action of a photosensitizer (PS), light and oxygen. Tumor destruction results not only from direct damage to tumor cells, but also from indirect damage to the tumor vasculature and immunological effects. A new PS conjugated to an heptapeptide (ATWLPPR) targeting neuropilin-1, a VEGF coreceptor, has been synthesized. This coupling did not change the photophysical properties of the PS. An in vitro study on human umbilical vein endothelial celIs showed a lower dark cytotoxicity, improved intracellular uptake and photodynamic activity, for the conjugated PS, compared to the non-conjugated PS, due to coupling to the peptide. ln vivo, in human malignant glioma-bearing nude mice, the conjugated PS is incorporated in the tumor at higher levels than in the skin. With POT conditions (PS dose, light fluence and fluence rate) that have been optimized using an experimental design approach, POT with the conjugated PS induces blood flow reduction during treatment, compared to the non-conjugated PS, a destruction of blood vessels endothelial celIs, 24h post-POT, and a statistically significant tumor growth delay, compared to the non-conjugated PS. An in vitro and in vivo study revealed a good stability of the peptidic moiety of the molecule up to 4h after intravenous injection in vivo, but the use of peptidases-resistant pseudo-peptides would increase further its efficacy