Imagerie in vivo des ARN interférentiels : méthodologie de marquage au fluor-18 et application pour l’optimisation par imagerie de leur biodistribution et de leurs propriétés pharmacologiques

SiRNAs in vivo imaging : methodology of fluorine-18 radiolabelling and application for the optimization of the siRNAs biodistribution and pharmaceutical properties

• Auteur / Autrice : Thomas Viel
• Direction : Bertrand Tavitian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Imagerie moléculaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARN interférence

Mots clés libres

SiRNA (petit ARN d'interférence)

Imagerie moléculaire

Tomographie d'émission de positon

Imagerie optique

Luciférase

Résumé

Les siRNA comptent parmi les outils biotechnologiques les plus efficaces pour inhiber spécifiquement l’expression des gènes. Leur utilisation in vivo se heurte cependant aux médiocres propriétés pharmacologiques des oligonucléotides (molécules peu stables dans les organismes, rapidement éliminées, franchissant mal les membranes cellulaires). Afin d’augmenter la biodisponibilité et la délivrance de ces molécules, il est possible d’introduire au niveau des nucléotides différentes modifications chimiques, ou de coupler les siRNAs à des systèmes de vectorisation. Ces différentes modifications, développées généralement in vitro, peuvent provoquer des changements majeurs du comportement in vivo des siRNAs. La mise en place de méthodes d’analyse permettant de suivre le comportement in vivo de ces molécules est donc impérative. L’imagerie moléculaire non invasive est particulièrement adaptée à l’étude de la biodistribution dynamique des molécules thérapeutiques. Nous avons préparé différents siRNAs modifies chimiquement, ou couplés à une protéine vectrice et nous avons étudié (1) leur activité in vitro, (2) leur métabolisme in vivo par HPLC, leur biodistritribution et leurs propriétés pharmacocinétiques par imagerie TEP, après les avoir marqué au Fluor-18, et (3) évalué leur activité in vivo par imagerie optique. Les propriétés pharmacologiques des siRNAs sont grandement améliorées par rapport aux antisens simple-brin. Les méthodes développées peuvent être appliquées à de nombreuses modifications des siRNAs et fournissent des informations nécessaires pour orienter et évaluer le développement des siRNAs comme molécules thérapeutiques.

RNA interference is a powerful tool to specifically inhibit the expression of a gene. In vivo, the use of oligonucleotides is limited by their poor bioavailability and delivery (molecules rapidly degraded and eliminated, which do not cross easily the cell membranes). It is possible to introduce chemical modifications in the siRNAs, or to conjugate them with vectorisation system, to improve their pharmaceutical properties. However, these modifications could reduce the biological effect of the siRNAs, or induce non specific interactions or biodistributions. Therefore tools are needed to carefully evaluate the effect of the oligonucleotide modifications in their in vivo behaviour. Here we used molecular imaging to evaluate the pharmacokinetics, and the in vivo activity, of modified siRNAs. We prepared chemically modified siRNAs and (i) evaluated their in vitro RNAi efficiency, (ii) labelled them with Fluorine-18 and analyzed their in vivo biodistribution by Positron Emission Tomography Imaging and plasmatic metabolism by HPLC, and (iii) evaluated their in vivo RNAi activity by Optical Imaging. Our results show that the siRNAs pharmaceutical properties are really improved compared to single-stranded antisens. The developed methods are applicable to several siRNAs chemical modifications, or vectorisation strategies, and give useful information for the development of siRNAs as new therapeutic reagents.