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] 1187 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 1188 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 Revue générale Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Nr 34 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 1189 Revue générale Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Nr 34 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 1190 Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Nr 34 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 1192 Schweiz Med Wochenschr 1999;129: Nr 34 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. 1193 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. 1 Steele G Jr, Ravikumar TS. Resection of hepatic metastases from colorectal cancer: biologic perspectives. Ann Surg 1989;210:127–38. 2 Bengmark S, Hafstrom L. The natural history of primary and secondary malignant tumors of the liver. I. The prognosis for patients with hepatic metastases from colonic and rectal carcinoma verified by laparotomy. 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