Treatment of disseminated melanoma by internalized radiotherapy
Description
Melanoma is a highly aggressive skin cancer and despite the significant progress in its therapeutic management, the research keeps on developing new strategies for non-eligible patients for targeted chemotherapy or without successful therapy. The UMR990 is working on targeted radiotherapy (TRT) using ICF01012 vector labeled with iodine 131, with a high affinity for melanin and therefore for pigmented melanoma. [131I]ICF01012 induces a significant decrease of the tumoral growth in syngenic B16 models and human melanoma xenografts and a significant improvement of the survival median. The aims of the present work were i) to evaluate the dosimetry in human melanoma model, ii) to study mechanisms after TRT injection in xenografts and murine pigmented melanoma, iii) to potentiate the efficiency of this strategy using radiosensitizer. The dosimetric study showed that in SK-Mel 3 model, less pigmented than B16Bl6 tumors, the tumoral growth was significant controlled by 3 successive injections of 25 MBq. The theranostic approach is then necessary to characterize the available quantity of targets in the patient before treatment. The melanin content demonstrated that repeated injections of [131I]ICF01012 in xenografts induced an increase of melanin without any enrichment of the pheomelanin, an oxidant pigment. Interestingly, the treatment with [131I]ICF01012 reduced the number of spontaneous metastases or lung colonies in the B16Bl6 model. This treatment was then effective on small tumors or circulating cells. Consecutive mechanisms to the TRT were similar to those induced by external irradiation: DNA breaks and cell cycle arrest. However, they differed depending on p53 status of tumoral cells. The tumor regression was uncompleted after [131I]ICF01012 treatment and co-injection with radiosensitizers could improve its efficiency. We used small DNA molecules, called coDbait, mimicking the double-strand breaks to trap repairing enzymes. Syngenic model B16Bl6 and xenograft SK-Mel 3 were treated by [131I]ICF01012 and coDbait intratumoral injection. A synergistic effect of the two molecules was observed on SK-Mel 3 model, while the effect was additive in B16Bl6, a model with a fast doubling time. The coDbait destabilized the repairing process after treatment with [131I]ICF01012. Preliminary studies showed a positive effect of gadolinium nanoparticles on the efficiency of [131I] ICF01012 towards B16Bl6 tumors. The mechanisms involved remained to be defined. In conclusion, these data suggest that [131I]ICF01012 is a promising treatment for patients with pigmented metastatic melanoma. (author)
Abstract (French)
Le melanome cutane est le cancer de la peau le plus agressif et malgre d'importants progres dans sa prise en charge therapeutique, la recherche de nouvelles strategies se poursuit pour les patients non eligibles a la chimiotherapie ciblee ou non repondeurs aux therapies actuelles. Le laboratoire UMR990 travaille sur une strategie de radiotherapie interne vectorisee (RIV) utilisant des ligands ciblant specifiquement et durablement la melanine. Parmi ceux-ci la molecule ICF01012 couplee a l'iode 131 induit une inhibition significative de la croissance tumorale de tumeurs murines et de xenogreffes humaines pigmentees, associee a un allongement de la mediane de survie des animaux. Les objectifs de la these ont eu pour but i) de realiser des etudes de dosimetrie dans un modele de melanome humain ii) d'approfondir les mecanismes de reponse a la RIV dans les modeles murins et humains iii) de potentialiser l'effet de cette strategie par la co-injection de molecules radiosensibilisantes. L'etude dosimetrique realisee sur le modele de xenogreffe SK-Mel 3 montre ainsi que la croissance de ces tumeurs, qui possedent environ 3 fois moins de melanines que les tumeurs B16, est controlee de facon significative par 3 injections successives de 25 MBq. Ceci conforte l'idee d'approche theranostique avec la necessite de caracteriser les lesions d'un patient par imagerie en termes de cibles disponibles pour adapter le traitement. Nous montrons que dans les tumeurs SK-Mel 3, l'augmentation de la quantite de melanines chez les animaux traites avec [131I]ICF01012 est similaire pour la pheo et l'eumelanine. De facon interessante dans le modele B16Bl6, le traitement avec [131I]ICF01012 reduit le nombre de metastases spontanees ou de colonies pulmonaires. Ce traitement est donc performant sur les petites tumeurs ou les cellules circulantes. Les mecanismes associes a la RIV sont superposables avec ceux induits par des irradiations externes a savoir cassures de l'ADN et arret de cycle. Les alterations moleculaires sont cependant differentes en fonction du statut du gene p53 des cellules tumorales. Le traitement avec [131I]ICF01012 induit un controle tumoral limite dans le temps, l'utilisation de radiosensibilisants est donc d'interet. Le coDbait est une petite molecule d'ADN qui mime une cassure double-brin d'ADN et sert ainsi de leurre pour les enzymes de reparation. Les modeles B16Bl6 et SK-Mel 3 ont ete traites par [131I]ICF01012 associe a des injections intratumorales de coDbait. Les resultats obtenus sur la croissance tumorale et la survie des animaux montrent que l'association des deux molecules est synergique dans le modele SK-Mel 3 a croissance lente et additive dans le modele B16Bl6. Nous avons ainsi montre la possibilite d'augmenter les effets de la RIV dans les modeles precliniques par la destabilisation des processus de reparation. Des travaux preliminaires montrent egalement un effet positif des nanoparticules de gadolinium sur l'efficacite d'[131I]ICF01012 dans le modele B16Bl6. Les mecanismes mis en jeu restent a etre definis. En conclusion, nos travaux montrent que la molecule [131I]ICF01012 constitue une therapie alternative aux traitements conventionnels pour le melanome metastatique pigmente. [131I]ICF01012 est en cours de transfert clinique chez l'homme. (auteur)
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Additional titles
- Original title (French)
- Traitement du melanome dissemine par radiotherapie interne vectorisee: mecanismes et potentialisation
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 257 p.
- Report number
- FRNC-TH--15625
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 55042720
- Subject category
- S62: RADIOLOGY AND NUCLEAR MEDICINE;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- CELL CYCLE; CHEMOTHERAPY; DNA; EFFICIENCY; ENZYMES; EXTERNAL IRRADIATION; GADOLINIUM; HUMANS; IODINE 131; LUNGS; MELANIN; MELANOMAS; METASTASES; NANOPARTICLES; OXIDIZERS; PATIENTS; RADIOSENSITIZERS; RADIOTHERAPY; THERANOSTICS; VECTORS
- Descriptors DEC
- ANIMALS; BETA DECAY RADIOISOTOPES; BETA-MINUS DECAY RADIOISOTOPES; BODY; CARCINOMAS; DAYS LIVING RADIOISOTOPES; DISEASES; DRUGS; ELEMENTS; EPITHELIOMAS; HYDROXY COMPOUNDS; INTERMEDIATE MASS NUCLEI; IODINE ISOTOPES; IRRADIATION; ISOTOPES; MAMMALS; MEDICINE; METALS; NEOPLASMS; NUCLEAR MEDICINE; NUCLEI; NUCLEIC ACIDS; ODD-EVEN NUCLEI; ORGANIC COMPOUNDS; ORGANIC NITROGEN COMPOUNDS; ORGANS; PARTICLES; PIGMENTS; PRIMATES; PROTEINS; RADIOISOTOPES; RADIOLOGY; RARE EARTHS; RESPIRATORY SYSTEM; RESPONSE MODIFYING FACTORS; TENSORS; THERAPY; VERTEBRATES
Optional Information
- Notes
- [240 refs.]; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses