Gene therapy and liver metastases

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Gene therapy and liver metastases
Schweiz Med Wochenschr 1999;129:1187–95
Peer reviewed article
O. Martinet a, b, E. D. Reisa, M. Gillet b
a
b
Department of Surgery,
The Mount Sinai School of Medicine,
New York (USA)
Service de Chirurgie, CHUV, Lausanne
Revue générale
Thérapie génique
et métastases hépatiques
Summary
Gene therapy and liver metastases
Liver metastases occur in approximately 60%
of patients with colorectal cancer. Liver resection is currently the only treatment that offers
long-term survival. The 5-year survival rates
range from 25 to 40%; however, less than 20%
of patients are candidates for resection. The
prognosis for the remaining patients is grim,
since palliative chemotherapy and symptomatic care are the only available options. The
ability to transfer therapeutic genes to target
cells in vivo has opened up unprecedented possibilities for the management of metastatic liver
cancer. A large number of genes with therapeutic potential have been cloned. Families of
genes currently used can be classified as “suicide”, cytokine, anti-angiogenic, tumour-sup-
pressor, and oncogenes. Physico-chemical and,
more commonly, viral vectors can be used to
enhance gene transfer into tumours. The delivery systems for gene therapy continue to improve as minimally invasive techniques are
combined with recent vector technology. Encouraging results, such as tumour destruction
and long-term protective immunity against
metastatic disease, have been obtained in different animal models. This article discusses
several recent phase I and II clinical trials. The
results of these combined laboratory and clinical studies are expected to define optimal
means of incorporating gene therapy into the
treatment of liver metastasis.
Keywords: gene therapy; liver; cancer; metastases
Résumé
60% des patients présentant un cancer colorectal développent des métastases hépatiques.
Seuls 10 à 20% d’entre-eux sont éligibles pour
une résection chirurgicale à visée curative. La
survie à 5 ans des patients opérés est de 25 à
40%. La thérapie génique par ses multiples approches est très prometteuse dans ses applications oncologiques. Ses buts sont la destruction
des tumeurs et le développement d’une immunité systémique dirigée contre les cellules malignes. Le recours à différentes familles de gènes
d’intérêt («suicides», cytokines, anti-angio-
genèse, oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs), l’utilisation de vecteurs viraux ou physico-chimiques et la voie d’administration du
vecteur permettent d’adapter le traitement à
chaque tumeur. Des résultats prometteurs ont
été obtenus dans différents modèles animaux
de cancer et des études cliniques de phase I et
II sont en cours. Dans le présent article, les gènes thérapeutiques, les vecteurs et les différentes études animales et cliniques sont analysés.
Keywords: thérapie génique; foie; cancer;
métastase
Correspondance:
Dr Olivier Martinet
Institute for Gene Therapy and Molecular Medicine
The Mount Sinai School of Medicine
1425 Madison Avenue, Rm. 13–02
New York, NY, 10029, USA
e-mail: [email protected]
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Revue générale
Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Nr 34
Introduction
La survenue de métastases hépatiques grève
sévèrement le pronostic des patients souffrant
d’une maladie cancéreuse. Les cancers primaires les plus fréquemment impliqués sont les
cancers colorectaux, mammaires, gastriques,
pulmonaires et pancréatiques. C’est un problème important puisqu’en Suisse, d’après les
estimations de l’ASRT (association suisse des
registres de tumeurs) basées sur les données
fournies par les registres cantonaux (Bâle, Genève, Grisons, Neuchâtel, St-Gall et Appenzell,
Valais, Vaud et Zurich), 3500 nouveaux cancers colorectaux sont diagnostiqués par année.
Aux Etats-Unis 6% de la population développe
un cancer colorectal au cours de son existence,
soit 130 000 à 150 000 nouveaux cas diagnostiqués par année. Parmi ces patients, 60% développent des métastases hépatiques [1]. Sans
traitement, la survie moyenne est de 12 à 14
mois [2]. En dépit d’approches thérapeutiques
agressives, les taux de survie à 5 ans varient de
0 à 40% en fonction de la tumeur primaire [3].
La résection chirurgicale à visée curative est le
seul espoir de survie prolongée. Seuls 10 à 20%
des patients présentant un foie métastatique
sont éligibles pour un tel traitement [1]. La majorité des patients présentent un stade trop
avancé de la maladie et sont traités de manière
palliative ou symptomatique. Il y a donc une
large place pour de nouvelles approches thérapeutiques qui sont actuellement à l’étude: (1)
cryothérapie, (2) chimiothérapies simples ou
combinées, locales, systémiques ou par perfusion isolée, (3) hyperthermie et (4) thérapie génique.
Par définition, la thérapie génique repose sur
l’introduction d’un ou de plusieurs gènes dans
des cellules cibles dans le but de leur conférer
une propriété particulière. Cette forme de traitement s’applique principalement aux maladies d’origine génétique. Les premiers résultats
prometteurs de l’approche génique ont été obtenus dans le traitement du déficit en adénosine-déaminase (ADA), une maladie génétique
caractérisée par une fonction lymphocytaire
déficiente et des infections itératives. Des lymphocytes de 2 de ces enfants ont été modifiés
par introduction ex vivo du gène de l’ADA puis
réinjectés aux patients permettant une amélioration transitoire de leur fonction immunitaire
[4]. Différentes approches potentielles de thérapie génique sont illustrées dans le tableau 1.
Une meilleure connaissance de la pathogénie a
permis d’identifier l’origine génétique de la maladie cancéreuse [5]. Outre le fait d’attaquer la
maladie dans ses mécanismes étiologiques,
l’approche génique présente l’avantage de cibler l’action thérapeutique aux cellules malignes réduisant par là-même la toxicité potentielle du traitement. Les progrès de la biologie
moléculaire et de la virologie ont permis la mise
au point de vecteurs et de gènes utilisables dans
un contexte pré-clinique et clinique. Dans le
cadre des maladies cancéreuses, les stratégies
de thérapie génique sont: (1) le remplacement
de gènes manquants ou non-fonctionnels (p53,
ki-ras), (2) la modification de la réponse de
l’hôte à l’égard de la tumeur (gènes cytokines,
gènes anti-angiogenèses), (3) la production de
substances pharmacologiques (gènes «suicides»).
Le but de ce travail est de faire l’état des
connaissances dans le domaine de la thérapie
génique appliquée aux métastases hépatiques
et d’analyser les perspectives des applications
futures.
Tableau 1
stratégies
Stratégies de thérapie génique.
remplacement d’un gène manquant
ou muté:
«perte de fonction»
annihilation d’un «gain de fonction»
exemples
cancer: gène p53
mucoviscidose: gène CFTR
(cystic fibrosis transmembrane receptor)
hémophilie: gène codant pour le facteur VIII
chorée de Huntington
sclérose latérale amyotrophique
modification de la réponse de l’hôte
augmentation de l’immunogénicité des tumeurs:
transfert de gènes cytokines
blocage de l’hyperplasie néo-intimale:
prévention de la resténose après angioplastie
ou pontage vasculaire
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production de substances pharmacologiques
transfert de gènes suicides: cellules susceptible
à une substance donnée
traitement des cellules germinales
remplacement ou correction d’un gène anormal
avant la conception
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Les vecteurs
La majorité des approches de thérapie génique
fait appel à des gènes d’intérêt qui sont transmis aux cellules tumorales par des vecteurs. Les
vecteurs sont de 2 types, physico-chimiques et
viraux. Le transfert d’un gène par un vecteur
physico-chimique s’appelle transfection. La
transduction correspond au transfert par un
vecteur viral. Les vecteurs physico-chimiques
de type liposomes (complexes de lipides cationiques contenant l’ADN d’intérêt) sont actuellement peu utilisés en expérimentation animale
ou en clinique en raison de leur faible taux d’infectivité et de la courte durée d’expression du
gène transfecté. Ils présentent l’avantage d’être
peu toxiques et de ne pas induire de réponse
immunitaire permettant des administrations
répétées. Des fragments d’ADN nu ou incorporé dans des plasmides (fragments d’ADN extra-chromosomique bactériens capables de duplication autonome) sont efficaces pour la
transfection de cellules ex vivo. Ils peuvent également être injectés directement in vivo au site
désiré avec les mêmes caractéristiques que les
liposomes. Les vecteurs viraux font partie de
différentes familles: les rétrovirus, les adénovirus, les virus adéno-associés (AAV), les herpèsvirus et les lentivirus. Les caractéristiques des
virus utilisés en thérapie génique hépatique
sont mentionnées dans le tableau 2.
Les virus, avant d’être utilisés comme vecteurs,
sont modifiés génétiquement. Une partie de
leur génome est excisée laissant une place libre
pour l’insertion du ou des gènes d’intérêt. Afin
d’éviter le danger d’une dissémination des virus, ils sont transformés pour ne pas se multiplier dans la cellule infectée. Après la reconnaissance d’un récepteur à la surface cellulaire,
le virus est intégré. Son matériel génétique est
ensuite transporté dans le noyau pour produire
l’effet désiré. Les rétrovirus et les adénovirus
sont les vecteurs les plus couramment utilisés.
Rétrovirus. Les rétrovirus infectent sélectivement les cellules en division. Cette caractéristique leur permet de cibler les cellules malignes
dans des viscères où l’activité mitotique des cellules normales est faible. Une des limitations
des rétrovirus est leur faible taux d’infectivité.
In vivo, une durée de vie n’excédant pas 4
heures ne leur permet d’infecter qu’un faible
nombre de cellules. Le recours à des lignées cellulaires modifiées appelées «packaging cell
line» produisant les vecteurs rétroviraux de
manière continue permet de pallier ce problème. L’injection de ces lignées cellulaires dans
la circulation hépatique [6] ou dans la tumeur
directement permet une production de virus
durant 7 à 10 jours [7]. Le génome rétroviral
s’intègre au génome de la cellule infectée avec
une expression à long terme des gènes d’intérêt. Les rétrovirus ne provoquent pas de réponse immunitaire et peuvent donc être utilisés
de manière répétée.
Adénovirus. Les adénovirus sont des vecteurs
très puissants. Ils infectent efficacement les cellules en division et les cellules quiescentes. Malgré l’hépatite qu’ils provoquent et leur antigènicité induisant une réponse immunitaire, ce
sont les vecteurs les plus utilisés en expérimentation animale. La sévérité de l’hépatite est dépendante de la quantité de virus injectés. Habituellement, le nombre de virus nécessaire à
l’obtention d’un effet thérapeutique ne provoque pas d’hépatite léthale. L’immunité découlant de la première injection virale diminue
l’efficacité d’une nouvelle administration systémique du virus mais n’a pas d’effet lorsqu’il
est délivré directement dans la tumeur, comme
le confirment plusieurs études pré-cliniques.
Virus adéno-associés. Les AAV sont des virus
non pathogènes infectant aussi bien les cellules
en division que les cellules quiescentes. Ils ne
peuvent se répliquer qu’en présence d’un «vi-
Tableau 2
caractéristiques
rétrovirus
adénovirus
herpèsvirus
AAV
Vecteurs viraux.
virus «wild-type»
ARN
ADN
ADN
ADN
taille du transgène
8 kb
7,5 kb
~ 30 kb
6
7
8
10 –10
12
6
4,5 kb
106–108
titre viral (cfu/ml)
10 –10
cellule-cibles
en division
en division ou non
en division ou non
en division ou non
durée de l’expression du gène
long terme
(intégration du génome)
transitoire
transitoire
long terme
niveau d’expression du gène
moyen
élevé
moyen
moyen
effets indésirables
mutagenèse d’insertion
immunisation
neurovirulence
mutagenèse d’insertion
mutagenèse d’insertion
toxicité
immunisation
immunisation
toxicité
10 –10
9
ADN = acide désoxyribonucleique; ARN = acide ribonucleique; kb = kilobases (unité de mesure de longueur des gènes);
cfu = «colony formation unit» (unité de mesure de la puissance infectieuse des virus); AAV = virus adéno-associé
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Revue générale
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rus aidant» («helper virus») comme un adénovirus ou un herpèsvirus. En l’absence d’un tel
virus, l’AAV sera intégré spécifiquement (chromosome 19) dans le génome de la cellule infectée permettant une expression à long terme
de ses gènes. Cette spécificité du site d’intégra-
tion sur le chromosome 19 diminue le risque
de mutagenèse d’insertion. Le taux d’infectivité
des AAV est intermédiaire, entre les rétrovirus
et les adénovirus. Comme les adénovirus, ils induisent une réponse immunitaire.
Les gènes utilisés dans le traitement des cancers
se repartissent en 4 groupes: (1) «suicides», (2)
cytokines, (3) suppresseurs de tumeurs et oncogènes et (4) suppresseurs de l’angiogenèse.
Gènes «suicides». Ces gènes codent pour des
enzymes responsables de la transformation
d’une substance donnée en un métabolite
toxique. L’exposition de la cellule à cette substance entraîne sa mort lors de la prochaine division cellulaire [5]. Par exemple, le gène de la
thymidine kinase de l’herpès simplex virus
(HSV-tk) sensibilise la cellule à l’action du ganciclovir (GCV). Les cellules des mammifères ne
contiennent pas de thymidine kinase et ne sont
donc pas sensibles à cette substance. Le GCV
est transformé en GCV monophosphate sous
l’action de la thymidine kinase puis en GCV triphosphate. Lors de la division cellulaire suivante, le GCV triphosphate entraîne une rupture de l’ADN et la mort de la cellule. De la
même façon, le gène cytosine-déaminase (CD)
sensibilise la cellule à l’action du 5-fluorocytosine. L’étude des gènes «suicides» a permis l’observation d’un phénomène de voisinage ou
«bystander effect» [8]. Après traitement par
GCV, les cellules tumorales au contact d’une
cellule porteuse du gène «suicide» sont détruites lors du prochain cycle par transmission
de métabolites toxiques au travers des communications intercellulaires (gap junctions).
Grâce à cet effet, une faible proportion de cellules tumorales transductées suffit à entraîner
la destruction de la tumeur entière. Il est important de limiter l’expression de cette famille
de gènes aux cellules tumorales pour éviter une
destruction des cellules saines. Ceci peut être
réalisé par l’implantation directe des vecteurs
viraux ou des cellules productrices de vecteurs
dans la tumeur.
L’efficacité des gènes «suicides» a été testée sur
différents modèles animaux de métastases hépatiques [9–12]. La plupart des auteurs ont utilisé un vecteur adénoviral et le gène «suicide»
HSV-tk pour infecter in vivo les métastases hépatiques. Ce traitement a induit une nécrose de
la tumeur avec une réduction de 40 à 100% de
son volume. Une importante réaction inflammatoire locale a été générée avec infiltration de
la tumeur par des macrophages et des lympho-
cytes T. La survie des animaux traités a été prolongée par rapport à des contrôles. Dans un
modèle de cancer multimétastatique, le traitement d’une métastase hépatique par HSVtk/GCV a induit une réponse immunitaire systémique avec une baisse de 40% du nombre des
métastases pulmonaires [13]. Cette immunité
était due aux cellules «natural killer» (NK) activées au sein de la tumeur hépatique lors de
son traitement [14]. Une approche intéressante
proposée par Topf et al. [12] a utilisé le tropisme hépatique des adénovirus. Une solution
d’adénovirus porteurs du gène CD a été injectée par voie intraveineuse. Cette enzyme transforme le 5-fluorocytosine (5-FC) en 5-fluorouracil (5-FU), un métabolite toxique pour les cellules tumorales. En administrant du 5-FC aux
animaux, les métastases hépatiques ont été
plongées dans une ambiance riche en 5-FU ce
qui a induit leur régression.
Gènes cytokines. L’utilisation des gènes cytokines est motivée par le désir d’augmenter l’immunogénicité de la tumeur avec comme but la
destruction des cellules tumorales et l’induction d’une immunité systémique contre les métastases. La reconnaissance immunitaire fait
appel à la présentation d’antigènes aux lymphocytes T par des cellules spécialisées (cellules
dendritiques, macrophages, lymphocytes B).
L’antigène présenté avec une molécule du
complexe majeur d’histocompatibilité (MHC
classe I ou II) est reconnu par un récepteur exprimé à la surface du lymphocyte. Il en résulte
une stimulation du lymphocyte (prolifération
et différenciation) si une autre molécule dite de
co-stimulation à la surface de la cellule présentatrice d’antigènes est reconnue par un récepteur à la surface du lymphocyte. Une réponse
cytotoxique dirigée contre les cellules tumorales est générée. Les cellules effectrices sont les
lymphocytes T et les cellules NK. Les cancers
échappent au système immunitaire par différents mécanismes. Par rapport à une cellule
normale, l’immunogénicité des cellules tumorales est faible. Les cellules tumorales expriment moins de molécules MHC de classe I, de
molécules d’adhésion et de molécules de co-stimulation [15]. De plus, les tumeurs sécrètent
des substances immunosuppressives comme le
Les gènes
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Revue générale
«transforming growth factor-β» (TGF-β). Des
anticorps dirigés contre leurs antigènes de surface des cellules malignes induisent leur endocytose puis leur dégradation.
Les cytokines utilisées sont l’interleukine 2
(IL-2), l’interleukine 12 (IL-12), le granulocyte
macrophage colony stimulating factor (GMCSF), l’interféron gamma (γ-IFN). Ces différentes cytokines stimulent la réponse immunitaire contre la tumeur. La prolifération et la différentiation des lymphocytes T sont induites
par l’IL-2 et l’IL-12. L’activation des cellules
NK est médiée principalement par l’IL-12 qui
exerce aussi un effet anti-angiogénique. Le
GM-CSF est responsable de la stimulation et de
l’attraction des cellules dendritiques dans la tumeur. Le γ-IFN stimule les macrophages et
augmente l’expression des molécules MHC à la
surface des cellules.
Deux approches sont envisagées en immunothérapie du cancer:
1. L’approche ex vivo fait appel à la modification de cellules malignes prélevées dans la tumeur. Elles sont transductées avec des gènes
cytokines puis sont réinjectées, produisant
alors l’effet d’un vaccin. La réponse immunitaire générée a comme cible les cellules tumorales parentales. Des cellules de mélanome ont été modifiées ex vivo par transduction des gènes IL-2 ou GM-CSF par un
vecteur adénoviral. Après irradiation, les
cellules ont été injectées en sous cutané.
Quinze jours plus tard, une nouvelle injection sous-cutanée de cellules malignes parentales non modifiées a été pratiquée. Dans
les groupes IL-2 et GM-CSF, des réductions
de 75% et 88% respectivement du volume
tumoral ont été observées par rapport à des
contrôles [16], prouvant l’existence d’une
immunité induite contre les cellules de mélanome. Une autre étude a rapporté la prévention du développement de métastases hépatiques et osseuses chez des souris vaccinées avec des cellules tumorales parentales
porteuses du gène codant pour l’IL-12 [17].
De plus, une régression complète des métastases hépatiques établies a été provoquée
par la vaccination [17]. L’injection dans la
veine mésentérique supérieure de cellules de
carcinome colique n’a pas été suivie de métastases hépatiques lorsqu’elle était précédée
par l’injection par la même voie d’adénovirus porteur du gène IL-2. Cet effet «protecteur» durait 7 jours [18].
2. L’approche in vivo vise à la modification des
cellules malignes au sein de la masse tumorale elle-même. Hurdorf et al. [6] ont infecté
92% des métastases hépatiques par injection
dans la veine porte de cellules productrices
de rétrovirus portant les gènes IL-2 ou IL-4.
Dans chaque lésion métastatique, plus de
5% des cellules étaient infectées. Le nombre
de métastases des animaux du groupe traitement a été réduit d’un facteur 5 par rapport au groupe contrôle. Chen et al. [19] ont
étudié l’effet d’une thérapie combinant un
gène «suicide» et un gène cytokine. Une métastase hépatique a été produite par injection
directe de cellules malignes dans le foie.
Après développement d’une tumeur macroscopique, une solution d’adénovirus porteurs des gènes HSV-tk et IL-2 a été injectée
dans la tumeur puis les souris ont été traitées
par GCV. La combinaison des 2 gènes a permis une réduction supplémentaire du volume tumoral et une survie prolongée par
rapport aux tumeurs traitées uniquement
par HSV-tk ou IL-2. L’utilisation conjointe
du gène GM-CSF a accru la durée de l’immunité antitumorale systémique [19, 20].
Gènes suppresseurs de tumeurs et oncogènes.
Les gènes suppresseurs de tumeurs contrôlent
la production de protéines participant au cycle
cellulaire (RB1, p53, WT1), à la réparation de
l’ADN (MLH1, MSH2), à l’inhibition ou à
l’activation de certaines enzymes (MTS1, NF1)
et au cytosquelette (NF2) [21]. Ils protègent la
cellule d’une transformation maligne. La mutation de l’un d’eux implique un risque accru
de cancer. P53, surnommé le gardien du génome, est le gène le mieux caractérisé. En réponse à une altération de l’ADN, il s’accumule
dans le noyau aboutissant à un arrêt du cycle
cellulaire puis à la mort cellulaire par apoptose
(mort cellulaire programmée). Des anomalies
du gène p53 sont fréquemment rencontrées
dans les cancers coliques, pancréatiques, pulmonaires et mammaires [21]. Le syndrome de
Li-Fraumeni est un syndrome héréditaire caractérisé par une mutation du gène p53 et une
incidence augmentée de tumeurs malignes. La
ré-expression du gène p53 dans les cellules tumorales induit une suppression de leur croissance anarchique, une réduction de leur
potentiel à former une tumeur et la mort d’un
grand nombre d’entre-elles par apoptose
[22–24]. Il n’existe aucune publication sur les
effets de la ré-introduction de gènes suppresseurs de tumeurs dans des modèles animaux de
métastases hépatiques.
Nielsen et al. [25, 26], sur des modèles métastatiques d’adénocarcinomes prostatique et
mammaire, ont observé une diminution significative de la masse des tumeurs primaires et secondaires après administration systémique
d’adénovirus recombinant portant le gène p53.
1191
Revue générale
Lesoon-Wood et al. [27] ont traité une tumeur
sous-cutanée d’origine mammaire par injection
directe d’un complexe liposomique contenant
le gène p53. Une réduction de 60% du volume
tumoral a été observée chez 8 souris sur 15
dans le groupe traité, chez une souris sur 22
dans le groupe contrôle. L’incidence de métastases pulmonaires produites par injection de
cellules tumorales dans une veine de la queue
de la souris était réduite d’un facteur 10 chez
les animaux traités.
Les proto-oncogènes sont des gènes normaux
dont la fonction est de maintenir une croissance et une division cellulaire harmonieuse.
Une fois muté, le proto-oncogène, alors appelé
oncogène, devient carcinogène. Il en résulte
une multiplication cellulaire excessive non
contrôlée. La liste qui suit illustre quelques
oncogènes actuellement caractérisés: (1) c-ret
oncogène rencontré dans le syndrome de néoplasie endocrine multiple (MEN), (2) ki-ras dans
les cancers pulmonaires, ovariens, coliques et
pancréatiques, (3) n-ras dans les leucémies, (4)
c-myc et l-myc dans les leucémies, les carcinomes mammaires, gastriques et pulmonaires
et (5) bcl-1 dans les cancers du sein. Un moyen
de prévenir l’expression des oncogènes est de
transfecter les cellules tumorales avec une séquence ARN antisens dirigée contre l’oncogène
incriminé. La séquence ARN antisens est complémentaire à l’ARN messager de l’oncogène
auquel elle se fixera, formant un double-brin
stable d’ARN non-traductible.
Gènes suppresseurs de l’angiogenèse. Nous
nous limitons aux traitements anti-angiogenèses faisant appel à des principes de thérapie
génique. L’angiogenèse, définie comme la for-
Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Nr 34
mation de nouveaux vaisseaux est le principal
facteur contrôlant la croissance et le potentiel
métastatique d’une tumeur [28–30]. Plus la
densité vasculaire d’une tumeur est élevée, plus
son potentiel métastatique est grand [31]. Différents facteurs anti-angiogèniques sont à
l’étude: l’angiostatine (fragment peptidique du
plasminogène), l’endostatine (fragment du collagène XVIII), la forme soluble du récepteur du
VEGF (flt-1, KDR) [32], le TNP-470, des anticorps anti-VEGF, un récepteur endothéliumspécifique de la tyrosine kinase Tie2 [33]. Plusieurs études ont montré l’efficacité de ces substances dans l’arrêt de croissance et la régression de tumeurs primaires ainsi que dans la
suppression de la formation et l’induction d’un
état «dormant» de métastases [32, 34, 35].
L’angiostatine et l’endostatine sont deux puissants inhibiteurs de la croissance des cellules
endothéliales. Eu égard à un faible rendement
de leur production, ces 2 substances, sous leurs
formes injectables, ne sont disponibles qu’en
faible quantité et à un prix très élevé. L’introduction des gènes de l’angiostatine ou de l’endostatine dans des cellules-cibles permettant
leur production in vivo devient dès lors particulièrement intéressante. La seule étude animale de thérapie génique anti-angiogénique sur
un modèle hépatique a été publiée par Kong et
al. [32]. L’administration systémique d’adénovirus portant le gène codant pour une forme soluble du récepteur flt-1 du VEGF a induit une
régression des tumeurs primaires et secondaires. D’autres études [35, 36] ont montré l’efficacité du transfert in vivo du gène de l’angiostatine par adéno- ou rétrovirus dans des tumeurs gliales malignes.
Voies d’administration
Les vecteurs porteurs des gènes d’intérêt sont
acheminés dans les tumeurs de différentes manières. Ils peuvent être injectés dans la masse
tumorale par voie percutanée sous contrôle ultrasonographique ou scanner. Lors d’une laparotomie ou d’une laparoscopie, l’application
des vecteurs au site choisi se fait avec une
grande précision avec ou sans contrôle ultra-
sonographique. Tirant profit du tropisme hépatique des adénovirus, il est possible de les injecter directement dans la circulation sanguine.
Une perfusion isolée du foie a été proposée par
une équipe chirurgicale hollandaise [37]. Le
mode d’administration des vecteurs dépend du
vecteur lui-même, du gène à transférer et du
type de tumeur à traiter.
Sur plus de 200 études cliniques de thérapie
génique en cours aux USA, 130 concernent le
traitement de maladies cancéreuses. La plupart
sont des études cliniques de phase I (toxicité,
faisabilité) ou de phase II (efficacité). Dans le
domaine des métastases hépatiques, une seule
étude a été publiée à ce jour [38]. Une solution
de vecteurs liposomiques portant le gène HLAB7 a été injectée par voie percutanée chez 15
patients HLA-B7 négatifs présentant des métastases hépatiques de cancer colo-rectal. Seuls
des effets secondaires mineurs de type douleurs
Etudes cliniques
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Revue générale
au site d’injection ou dans l’épaule droite ont
été rapportés. L’ADN du gène HLA-B7 a été
identifié chez 93% des patients sur des biopsies
hépatiques des métastases confirmant la transfection des cellules tumorales par le vecteur.
Aucune réponse clinique n’a été observée. Dans
une autre étude, 17 patients atteints de mélanome métastatique ont été traités avec le même
vecteur liposomique. Une réponse clinique partielle a été observée chez 7 patients [39]. Un
autre groupe a utilisé un vecteur adénoviral
porteur du gène «suicide» HSV-tk injecté dans
la cavité pleurale de 21 patients souffrant de
mésotheliome [40]. Des effets secondaires mineurs ont été rapportés: état fébrile, élévation
transitoire des enzymes hépatiques, anémie
modérée, rash cutané. Le transgène a été retrouvé dans les cellules de la périphérie de la tumeur chez 11 patients. Le pourcentage de cellules infectées était proportionnel à la quantité
de virus injectés. L’analyse de tous les organes
des patients autopsiés ne montrait aucune dissémination du virus à distance du site d’injection.
Discussion et conclusions
La thérapie génique est une approche multidisciplinaire faisant appel aux compétences de
biologistes moléculaires, virologistes, ingénieurs, médecins et chirurgiens. Elle est le fruit
des progrès récents dans la connaissance des
mécanismes pathogéniques des cancers en particulier et constitue un pont entre les sciences
de base et la clinique. Des résultats probants
ont été obtenus sur de nombreux modèles animaux. D’indéniables preuves de faisabilité et
de relative innocuité existent chez l’humain.
Ces résultats permettent de nourrir de légitimes
espoirs dans cette approche. Néanmoins, les
succès des expériences pré-cliniques n’offrent
aucune certitude de reproductibilité chez l’humain. De nombreuses études cliniques de phase
I et II sont en cours et leurs résultats devraient
être publiés dans les 5 ans à venir. Actuellement, en dehors de protocoles cliniques, la thérapie génique n’est pas applicable à l’être humain.
D’importants progrès doivent encore être réalisés et une dizaine d’années devrait s’écouler
avant d’envisager l’application régulière de certaines formes de traitements géniques à des pathologies oncologiques sélectionnées. Les lacunes actuelles de la thérapie génique appliquée aux cancers sont: (1) la faible efficacité
dans l’infection des cellules cibles, (2) la réponse immunitaire à l’égard de certains vecteurs et des protéines codées par le vecteur ou
le transgène, (3) le manque de spécificité dans
l’infection des cellules, (4) La durée d’expression variable du transgène. Différentes solutions a ces écueils sont actuellement étudiées
[41]: (1) prolongation de la durée de vie des lignées cellulaires productrices de rétrovirus par
encapsulation dans des membranes semi-perméables les isolant du système immunitaire
[42], (2) nouveaux vecteurs: adénovirus moins
immunogéniques (dit «gutless» adénovirus,
produits par délétion d’une plus grande partie
de leur génome), rétrovirus à infectivité plus
élevée, virus adéno-associé, lentivirus, herpès
simplex virus, vecteurs bactériens (salmonelles), (3) amélioration du ciblage des tumeurs
par utilisation de promoteurs spécifiques aux
cellules tumorales (promoteur de l’antigène carcino-embryonnaire CEA pour les cancers colorectaux ou mammaires), (4) immunosuppression de courte durée durant l’administration
des vecteurs, (5) combinaison de gènes de différentes familles, (6) nouveaux gènes «suicides».
Le champ d’application de la thérapie génique
reste à définir. Il est difficile d’imaginer la régression complète de volumineuses tumeurs
par thérapie génique seule. Néanmoins, une diminution de volume peut transformer une tumeur non résecable en un cancer accessible à la
chirurgie [43]. La prévention ou le traitement
des métastases par immunothérapie sont prometteurs. Par ailleurs, l’infection d’une tumeur
par certains gènes (par exemple p53) permet
d’augmenter la sensibilité des cellules à la chimiothérapie et/ou aux rayonnements [25]. Un
des atouts de la thérapie génique est de pouvoir
attaquer le cancer à différents niveaux de son
fonctionnement biologique (génome, métabolisme cellulaire, vascularisation et reconnaissance immunitaire) et de son développement
(tumeur primaire et métastase). Les caractéristiques du traitement génique appliqué pourront donc être adaptées à différents types de
cancer en terme de vecteurs, de gènes et de voie
d’administration.
La thérapie génique devrait s’inscrire comme
une nouvelle arme dans la lutte contre le cancer, vraisemblablement en complément d’autres
traitements actuellement à disposition (chirurgie, chimiothérapie, radiothérapie) dans le but
d’augmenter leurs effets ou de compenser un
effet manquant.
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Revue générale
Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Nr 34
Remerciements: Nous remercions tout particulièrement le Prof. P. Aebischer, directeur de la Division Autonome de Recherche Chirurgicale et Centre de Thé-
rapie Génique du CHUV à Lausanne pour sa revue
critique de l’article et le Dr R. Ménétrey pour son aide
à la rédaction du manuscript.
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