Développement de molécules théranostiques (diagnostic et thérapie) à base de nanobodies pour cibler les cancers surexprimant la mésothéline.

Development of theranostic antibody-like molecules using nanobodies to target cancers overexpressing mesothelin.

• Auteur / Autrice : Rémy Boisgard
• Direction : Brigitte Kerfelec
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Oncologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CRCM - Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CRCM - E4 - Anticorps Thérapeutiques et Immunociblage

Mots clés

Mots clés libres

Nanobodies

Thérapie ciblée

Théranostique

Mésothéline

Anticorps bispécifiques

Cancer

Nanobody

Targeted therapy

Theranostic

Mesothelin

Bispecific antibodies

Cancer

Résumé

Dans une perspective de thérapie ciblée, l'association de l'imagerie moléculaire et de modalités thérapeutiques utilisant le même biomarqueur tumoral semble très attrayante et pourrait représenter une avancée pour la présélection des patients ayant le plus de chances de bénéficier de la thérapie ciblée et pour le suivi des patients traités et de l'évolution de la maladie. La mésothéline (MSLN) est une glycoprotéine de surface identifiée comme un antigène de différenciation mais dont l'activité biologique est encore mal comprise. Son expression ' normale ' limitée aux tissus mésothéliaux non essentiels, sa surexpression dans de nombreux cancers agressifs et son implication potentielle dans l'invasion tumorale et la résistance aux traitements via son interaction avec MUC16, seul ligand connu, en font une cible particulièrement intéressante. Les anticorps à domaine unique (Nanobody, Nb), de par leurs caractéristiques intrinsèques (petite taille, demi-vie sérique courte, spécificité, modularité), constituent des modules moléculaires attractifs pour la conception de nouvelles thérapeutiques telles que les anticorps bispécifiques et une alternative pertinente aux anticorps monoclonaux pour l'imagerie non invasive et la radiothérapie interne vectorisée. L'objectif du projet est d'exploiter (i) la surexpression de MSLN dans de nombreux cancers de mauvais pronostic tels que le cancer du sein triple négatif et le cancer du pancréas et (ii) les nanobodies pour concevoir, à partir d'un même Nb anti-MSLN,un agent d'imagerie pour le diagnostic et une molécule thérapeutique pour des approches de radiothérapie/immunothérapie ciblées. Des Nb anti mésothéline avec différentes propriétés ont été générés et seront caractérisés d'un point de vue fonctionnel par des approches cellulaires 2D et 3D, fonctionnalisés avec un chélateur et radiomarqués avec du 68Ga afin d'évaluer en imagerie par tomographie par émission de positons imagerie (PET/CT) leur efficacité de ciblage, leur biodistribution et leurs propriétés pharmacocinétiques. Le meilleur candidat Nb sera évalué en radiothérapie ciblée (177Lu) et en immunothérapie, sous forme d'anticorps bispécifiques. Différentes stratégies de reformatage des nanobodies seront envisagées pour optimiser leur potentiel en tant qu'agents théranostiques.

For a targeted therapeutic perspective, associating molecular imaging and therapeutic modalities using the same tumor biomarker appears very attractive and could represent a step forward for the pre-selection of patients having the highest chance to benefit from the targeted therapy and for the follow-up of treated patients and disease evolution. Mesothelin (MSLN) is a cell surface glycoprotein identified as a differentiation antigen but its biological activity is still poorly understood. Its 'normal' expression limited to non-essential mesothelial tissue, its overexpression in many agressive cancers and its potential involvement in tumor invasion and resistance to treatment via its interaction with MUC16, a well-known biomarker for certain cancers, Mots clés - Keywords make it a particularly interesting target. Single-domain antibodies (Nanobody, Nb), by their intrinsic characteristics (small size, short serum half-life, specificity, modularity), are attractive molecular tool for the design of new therapeutics such as bispecific antibodies and a relevant alternative to monoclonal antibodies as non-invasive imaging. The objective of the project is to exploit (i) MSLN overexpression in many cancers of poor prognosis such as triple negative breast and pancreatic cancers and (ii) nanobodies to design a MSLN Nb-based imaging agent for diagnosis and a molecular module for targeted radio- and immuno- cancer therapy approaches. Anti-mesotheline Nbs with different properties have been generated and will be characterized from a functional point of view by 2D and 3D cellular approaches, functionalized with a chelator and radiolabelled with 68Ga in order to evaluate by PET/CT imaging their targeting efficiency, biodistribution and pharmacokinetic properties. The best Nb candidate will be evaluated in targeted radiotherapy (177Lu) and immunotherapy, in the form of bispecific antibodies. Different reformatting strategies of nanobodies will be considered to optimize their potential as theranostic agents.