Approach of combined cancer gene therapy and radiation : Response of promoters to ionizing radiation
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Gene therapy is an emerging cancer treatment modality. We are interested in developing a radiation-inducible gene therapy system to sensitize the tumor vasculature to the effects of ionizing radiation (IR) treatment. An expression system based on irradiation-inducible promoters will drive the expression of anti-tumor genes in the tumor vasculature. Solid tumors are dependent on angiogenesis, a process in which new blood vessels are formed from the pre-existing vasculature. Vascular endothelial cells are untransformed and genetically stable, thus avoiding the problem of resistance to the treatments. Vascular endothelial cells may therefore represent a suitable target for this therapeutic gene therapy strategy. The identification of IR-inducible promoters native to endothelial cells was performed by gene expression profiling using cDNA microarray technology. We describe the genes modified by clinically relevant doses of IR. The extension to high doses aimed at studying the effects of total radiation delivery to the tumor. The radio-inducibility of the genes selected for promoter study was confirmed by RT-PCR. Analysis of the activity of promoters in response to IR was also assessed in a reporter plasmid. We found that authentic promoters cloned onto a plasmid are not suitable for cancer gene therapy due to their low induction after IR. In contrast, synthetic promoters containing repeated sequence-specific binding sites for IR-activated transcription factors such as NF-κB are potential candidates for gene therapy. The activity of five tandemly repeated TGGGGACTTTCCGC elements for NF-κB binding in a luciferase reporter was increased in a dose-dependent manner. Interestingly, the response to fractionated low doses was improved in comparison to the total single dose. Thus, we put present evidence that a synthetic promoter for NF-κB specific binding may have application in the radio-therapeutic treatment of cancer.
Abstract FR:
La thérapie génique est un moyen de traitement du cancer. Cette étude s'intéresse au développement d'un système de thérapie génique induit par les radiations ionisantes (RI) dans le but de radiosensibiliser les cellules vasculaires. Un système d'expression basé sur l'utilisation de promoteurs induits par les irradiations va permettre l'expression de gènes anti-tumoraux dans le réseau vasculaire tumoral. Le développement des tumeurs solides est dépendant de l'angiogénèse, un processus dans lequel de nouveaux vaisseaux sanguins sont générés à partir d'une vascularisation pré-existante. De part leur stabilité génétique, les cellules endothéliales représentent une cible efficace pour l'introduction de tels vecteurs géniques thérapeutiques. L'identification de promoteurs induits par les RI, endogènes aux cellules endothéliales, a été menée suite à une étude des profils d'expression utilisant la technologie des puces à ADN. Les gènes modulés par des doses cliniques de RI ont été décrits. L'utilisation de fortes doses de RI a pour but d'étudier l'effet d'une dose totale de RI délivrée dans les tumeurs. La radio-induction de gènes sélectionnés pour l'étude de promoteurs a été confirmée par RT-PCR. Cette étude a montré que des promoteurs natifs clonés dans des plasmides rapporteurs ne sont pas utilisables en tant que tels en thérapie génique du cancer, limités par leur trop faibles inductions en réponses aux RI. A l'opposé, des promoteurs synthétiques contenant des sites répétés spécifiques pour la fixation de facteurs de transcriptions tels que NF-κB sont de bons candidats en vue d'une utilisation en thérapie génique. L'activité de cinq éléments TGGGGACTTTCCGC placés en tandem a été augmentée d'une manière dose-dépendente. De plus, la réponse à de faibles doses thérapeutiques fractionnées a été augmentée en comparaison à une même dose unique. Une application du promoteur synthétique de fixation pour NF-κB est envisageable dans le traitement radio-thérapeutique du cancer.