Construção e caracterização de vetores adenovirais portadores do cDNA para interferon-beta humano

• Main Author: Taynah Ibrahim Picolo David
• Other Authors: Bryan Eric Strauss
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: Adenovírus; AdRGD-PGhIbeta; Efeito espectador; Interferon beta; Melanoma; Terapia gênica; Adenovirus; Bystander effect; Gene therapy
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5155/tde-11052017-142613/

O melanoma representa menos de 5% de todos os cânceres de pele, porém, quando em estádio metastático possui prognóstico ruim. Entretanto, o genótipo dos melanomas pode prover uma oportunidade para intervenção terapêutica pelo fato de 90% dos casos de melanoma possuem p53 selvagem e grande parte destes possuem deleção na região cromossômica codificadora de interferon beta. Em prévios estudos, desenvolvemos o vetor adenoviral AdRGD-PG que fornece expressão do transgene em resposta à p53 através do promotor PG e ainda o tripeptídeo RGD, que possibilita que o adenovírus transduza uma maior gama de células pela alteração de seu mecanismo de entrada. Temos utilizado este vetor para entrega da versão murina de interferon beta em modelos de terapia gênica e imunoterapia de melanoma murino, revelando uma significativa habilidade do interferon beta em inibir a proliferação celular in vitro e in vivo e promover resposta imune antitumoral. No presente trabalho, os esforços se aplicam em adaptar essa estratégia em modelo de melanoma humano para observar se a mesma interação é encontrada. O vetor AdRGD-PGhIbeta, portador do cDNA de interferon beta humano (hIbeta) foi construído e expressão do transgene observada após transdução das linhagens estabelecidas de melanoma humano SK-MEL-05 e SK-MEL-147 (ambas p53 selvagem). Foi observado um robusto efeito antitumoral in vitro onde transferência de hIbeta promoveu acumulo de células hipodiploides (mais que 80% da população celular 96 horas após transdução) e evidências de morte por apoptose (exposição de fosfatidilserina e atividade de caspases 3/7) em ambas as linhagens. Nas duas linhagens, o efeito bystander foi demonstrado quando a presença de poucas células transduzidas (ex., 10%) foi suficiente para promover o acumulo significativo de células hipodiploides (mais que 40% neste exemplo). Em modelo de terapia gênica in situ utilizando células SK-MEL-147, também foi observado forte efeito antitumoral da hIbeta com total remissão do tumor de todos os animais tratados sem recidiva durante noventa dias. A presença de hIbeta na circulação dos animais foi confirmada 48h após o tratamento com AdRGD-PG hbeta mas presente em somente dois de sete animais 90 dias após o tratamento, sugerindo que o tratamento inicial e não um efeito off target foi responsável pela resposta. Com a finalidade de investigar efeitos colaterais do sequestro do vetor adenoviral pelo fígado, observamos a concentração circulante das enzimas aminotransferase de aspartate e aminotransferase de alanine (AST e ALT, respectivamente), que se mostrou não alterada quando comparadas entre animais que receberam injeção do vetor tratamento, vetor controle e solução salina. Com nossos resultados concluímos que vetores adenovirais carreando interferon-beta humano são capazes de transduzir a linhagem de melanoma SK-MEL-147 in vitro e in vivo, promovendo efeito bystander e remissão tumoral sem indução de efeitos adversos === Melanoma represents less than 5% of all cases of skin cancer, although, when metastatic, prognosis is dire. However, the genotype of melanomas might provide an opportunity for therapeutic intervention since 90% of melanoma cases possess wild-type p53 and a great portion of these possess deletion of the chromosomal region encoding interferon beta. In previous studies, we developed the adenoviral vector AdRGD-PG that supplies expression of the transgene in response to p53 through the PG promoter and that utilizes the RGD tripeptide, allowing the adenovirus to transduce a wider range of cells due to the alterated mechanism of entrance. We have used this vector to deliver the murine version of interferon beta in murine models of melanoma gene therapy and immunotherapy, revealing a significant ability of interferon beta to inhibit cellular proliferation in vitro and in vivo and promote an anti-tumor immune response. In the present project, we aimed to adapt this strategy for a human melanoma model in order to reveal if the same impact will be observed. The AdRGD-PGhIbeta vector encoding the human interferon beta (hIbeta) cDNA was constructed and expression of the transgene confirmed after transduction of the established human melanoma cell lines SK-MEL-05 and SK-MEL-147 (both wild-type p53). A striking anti-tumor effect was observed in vitro where the transfer of hIbeta promoted an accumulation of hypodiploid cells (over 80% of the cellular population 96 hours after transduction) and evidence of death by apoptosis (exposure of phosphatidylserine and activity of caspases 3/7) in both cell lines. In these cell lines, a bystander effect was demonstrated when the presence of few transduced cells (ex., 10%) was enough to promote significant accumulation of hypodiploid cells (over 40% in this example). In a model of in situ gene therapy using SK-MEL-147 cells, hIbeta induced a strong anti-tumor effect including total tumor remission in all treated animals without relapse during ninety days. The presence of hIbeta in the circulation of the animals was confirmed 48h after treatment with AdRGD-PGhIbeta, but was present in only two of the seven animals 90 days post-treatment, suggesting that the initial treatment, not off target effects, was responsible for the response. With the goal of investigating collateral effects of adenoviral sequestration by the liver, we assayed the circulating concentration of aspartate aminotransferase and alanine aminotransferase (AST and ALT, respectively), which showed no alteration when compared with animals that received the treatment with a control vector or saline solution. We conclude that our adenoviral vector carrying human interferon-beta is capable of transducing the human melanoma cell line SK-MEL-147 in vitro and in vivo, promoting a bystander effect and tumor remission without inducing adverse effects