Atténuation de la virulence
Il est également essentiel de concevoir des bactéries pour minimiser leur virulence contre le système immunitaire de l’hôte46,47. Il convient de noter que certains facteurs de virulence bactérienne peuvent être responsables de leur activité antitumorale intrinsèque. Par conséquent, l’atténuation doit être réalisée sans ablation de leur activité antitumorale. Par exemple, chez les pathogènes humains, des souches mortellement toxiques ont été converties en souches largement sûres par la délétion des principaux gènes de virulence2,10,21. VNP20009, une souche atténuée de S. Typhimurium, a été générée par délétion des gènes msbB et purI ; cette souche a été largement étudiée chez des souris porteuses de tumeurs et présente une spécificité prometteuse de ciblage des tumeurs et des effets inhibiteurs sur celles-ci28,48,49,50. La délétion de msbB dans le genre Salmonella entraîne la myristoylation du composant lipide A du LPS, ce qui entraîne une réduction significative de l’induction du TNF induite par le LPS et peut réduire le risque de choc septique51. VNP20009 a ensuite été testé dans des essais de phase I chez des patients humains atteints de cancer51,52,53,54. De façon décevante, VNP20009 manquait de spécificité tumorale et n’avait pas d’utilité claire dans le traitement des tumeurs chez les patients52,54,55. Cet échec pourrait être attribué au lipide A penta-acylé produit par VNP20009, qui est un antagoniste de TLR456. Pour modifier la structure du LPS afin de maintenir l’activité antitumorale, on a généré des souches mutantes de Salmonella qui produisent un lipide A hexa-acylé homologue, qui a une forte affinité pour TLR4, par délétion des gènes pagP, pagL et lpxR47,57,58. Ces mutations n’ont pas affecté la virulence dans le fond mutant msbB59. Les mutations de rfaG et rfaD entraînent la production de LPS tronqué, ce qui se traduit par une toxicité et une spécificité tumorale atténuées ; toutefois, les effets antitumoraux de ces bactéries ont également été diminués. L’intégration chromosomique des gènes de biosynthèse du LPS dans le locus araBAD a permis de surmonter ces limitations, et la souche mutante a montré une virulence et des effets thérapeutiques atténués60.
Une autre souche non toxique de Salmonella a été fabriquée en régulant à la baisse l’expression des gènes associés aux endotoxines ou en inhibant leur activité fonctionnelle. Les souches mutantes relA et spoT de Salmonella défectueuses dans la synthèse de la ppGpp, une molécule de signalisation impliquée dans l’expression du gène de la toxine, ont présenté une toxicité négligeable. La valeur de la DL50 de la souche ΔppGpp a été multipliée jusqu’à 105-106 fois par rapport à celles des souches de type sauvage61. La souche ΔppGpp présentait une excellente activité antitumorale via sa capacité à activer l’inflammasome (NLRP3, IPAF) et à induire l’expression de plusieurs cytokines pro-inflammatoires (IL-1β, IL-18 et TNF-α)21. La délétion des gènes phoP et phoQ n’a pas affecté l’activité antitumorale de Salmonella, tandis que les délétions ont réduit sa virulence dans les tissus normaux62. Les souches portant ces mutations ont été utilisées pour produire un excellent vaccin et ont récemment été utilisées comme système d’administration de produits thérapeutiques contre les tumeurs63,64,65,66,67. L’administration orale d’une souche mutante de S. Typhimurium déficiente dans la synthèse du système de transport du zinc ZnuABC peut induire une réponse immunitaire efficace qui protège les souris contre les infections intestinales68. Des mutations dans les gènes codant pour l’ADN adénine méthylase, l’adénylate cyclase et la protéine réceptrice de l’adénosine monophosphate cyclique, qui sont impliqués dans diverses voies de régulation des gènes pathogènes, pourraient réduire la toxicité bactérienne in vivo69. La délétion du gène gmd chez Salmonella a inhibé la formation de biofilms et induit une réponse immunitaire à un stade précoce de l’infection28,57. En outre, la délétion de htrA, STM3120 et slyA a considérablement réduit la survie des bactéries dans les macrophages ainsi que les effets anticancéreux des bactéries70. La délétion de gènes impliqués dans l’invasion cellulaire peut atténuer la cytotoxicité de Listeria monocytogenes. La délétion de Hly entraîne des défauts dans la libération des phagolysosomes52,71,72. Les souches mutantes de L. monocytogenes dépourvues de séquences actA ou ActA PEST-like manquent également de capacité de diffusion intercellulaire73,74, et les souches mutantes dépourvues de inlA et inlB sont défectueuses en matière d’invasion75,76.
L’introduction de mutations spécifiques dépendantes des nutriments dans les bactéries est une approche supplémentaire pour améliorer la prolifération spécifique des tumeurs avec une atténuation de la virulence. La souche A1-R de Salmonella, qui est auxotrophe pour la leucine et l’arginine, colonise préférentiellement les tumeurs, présente des effets antitumoraux et augmente la sensibilité des tumeurs à la chimiothérapie22,77,78,79. Une souche de L. monocytogenes a été modifiée pour être auxotrophe pour la d-alanine, un composant de la paroi cellulaire, par inactivation du locus dal/dat. Cette souche mutante était fortement atténuée et pouvait induire des lymphocytes T cytotoxiques22,80. Les souches de Salmonella SL3261 et SL7207, qui portent une délétion aroA, et BRD509, qui est une souche doublement mutante aroA/aroD auxotrophe pour les acides aminés aromatiques, sont fortement atténuées et ne se dispersent pas librement dans l’hôte29,57,81,82,83,84,85. Une autre souche de S. Typhimurium, YB1, qui a été dérivée de SL7207 en plaçant le gène essentiel asd sous le contrôle d’un promoteur induit par l’hypoxie, ne pouvait pas survivre dans les tissus normaux sans un apport exogène d’acide diaminopimélique, mais elle pouvait quand même coloniser les tumeurs hypoxiques ; ainsi, cette souche cause des dommages réduits aux tissus normaux tout en conservant sa capacité de cibler les tumeurs21,47,86,87. En outre, la délétion des gènes purI et purD a entraîné le besoin d’adénine exogène, ce qui a augmenté la capacité de la bactérie à proliférer efficacement dans les régions riches en purine, comme les tissus tumoraux2,88. Les souches bactériennes atténuées utilisées pour la thérapie du cancer sont énumérées dans le tableau 1.
Amélioration du ciblage des tumeurs
Les approches d’ingénierie utilisées pour améliorer le ciblage des tumeurs par les bactéries peuvent également augmenter à la fois la sécurité et l’efficacité antitumorale. Dans une approche visant à atteindre ces résultats, la souche SHJ2037 déficiente en ppGpp a été génétiquement modifiée pour afficher des ligands spécifiques aux tumeurs à la surface des cellules. Un peptide Arg-Gly-Asp qui se lie à l’intégrine αvβ3 a été fusionné à la protéine A de la membrane externe pour entraîner son expression à la surface de la bactérie89. La souche résultante a montré une spécificité tumorale accrue et une activité antitumorale nettement supérieure dans les cellules de cancer du sein MDA-MB-231 et les xénogreffes de mélanome MDA-MB-435 surexprimant l’intégrine αvβ3. Les bactéries ont également été modifiées pour cibler les antigènes associés aux tumeurs, tels que l’antigène carcinoembryonnaire ou l’antigène CD20 associé aux lymphomes. Ces souches ont eu des effets anticancéreux efficaces et ont réduit l’accumulation bactérienne non spécifique dans le foie et la rate90,91. En exploitant la liaison biotine-streptavidine, on a construit une souche de L. monocytogenes dans laquelle les cellules étaient recouvertes de nanoparticules chargées de plasmides qui exprimaient un gène de bioluminescence. Cette souche, appelée microrobot, a délivré des molécules d’acide nucléique fonctionnelles à des tumeurs solides et a pu être suivie par imagerie de bioluminescence60,92,93. Une alternative intrigante qui peut augmenter la sélectivité des tumeurs consiste à afficher des adhésines synthétiques (SA) à la surface d’E. coli. Les SA ont une structure modulaire composée d’un domaine β stable nécessaire à l’ancrage à la membrane externe et de domaines immunoglobulines exposés à la surface avec une haute affinité et spécificité qui peuvent être sélectionnés à partir de grandes bibliothèques94. Les souches probiotiques ont montré une meilleure spécificité tumorale en augmentant la capacité d’injection des bactéries sans atténuer leurs propriétés intrinsèques95,96,97,98,99. Les cellules probiotiques E. coli Symbioflor-2 ont été très rapidement éliminées de la rate et du foie et n’ont survécu que dans une tumeur, ce qui indique un ciblage efficace des tumeurs. Des souris infectées par une souche probiotique de Salmonella ont toléré une charge bactérienne importante sans aucun symptôme pathologique ; cependant, des améliorations sont nécessaires dans le système de délivrance de la charge utile en raison de l’efficacité thérapeutique inférieure de la souche, malgré son excellente sécurité in vivo57.
Stratégies d’expression des médicaments
La plupart des charges utiles délivrées par les bactéries ciblant les tumeurs sont toxiques à la fois pour les cellules tumorales et les cellules normales ; ainsi, un contrôle strict de leur production est préféré à une expression constitutive. Le déclenchement précis de l’expression de la charge utile peut maximiser ses effets thérapeutiques tout en minimisant la toxicité systémique. Un système d’expression génique contrôlable peut théoriquement être construit en insérant une séquence promotrice spécifique en amont d’un gène codant pour un médicament, conférant ainsi un contrôle transcriptionnel via des signaux externes. Un tel système permet de gérer le moment et le lieu de production du médicament in vivo. Les stratégies pour ce type de régulation des gènes, ou déclenchement, appartiennent pour la plupart aux trois catégories suivantes : déclenchement interne, auto-déclenchement (quorum sensing-QS) et déclenchement externe100.
Contrairement aux tissus normaux, les TME ont des propriétés particulières, notamment l’hypoxie, l’acidose et la nécrose, que les bactéries peuvent détecter et utiliser pour améliorer la spécificité de la tumeur101. Par exemple, les promoteurs inductibles par l’hypoxie, comme ceux de HIP-1 et de pepT, sont activés par la réduction du fumarate et du nitrate dans l’environnement hypoxique des tissus tumoraux102,103,104. Ce système d’expression inductible par hypoxie a été conçu pour fonctionner uniquement dans des conditions anaérobies pour l’expression de gènes essentiels tels que asd105. Flentie et al. ont identifié cinq séquences promotrices spécifiquement activées par les microenvironnements acides associés aux cellules cancéreuses in vitro et aux tumeurs in vivo. Les promoteurs spécifiques de l’acidose ont été identifiés en utilisant un rapporteur de transposons sans promoteur conçu sur mesure et codant pour la luciférase bactérienne, afin de cribler une bibliothèque de 7400 mutants d’insertion de transposons indépendants de Salmonella en coculture avec des cellules de mélanome ou de carcinome du côlon. Une souche atténuée de Salmonella exprimant la toxine de Shiga sous le contrôle d’un promoteur induit par un pH faible a montré une forte sélectivité tumorale et une activité antitumorale106. Un capteur de glucose a été conçu dans E. coli par fusion synthétique du chimiorécepteur Trg avec le capteur d’osmose EnvZ. Dans cette construction, Trg apporte les domaines périplasmiques et transmembranaires ainsi qu’un court segment cytoplasmique, et EnvZ apporte le domaine kinase/phosphatase cytoplasmique. Les bactéries modifiées ont détecté les niveaux de glucose dans les masses de cellules tumorales et ont réagi à l’activité métabolique de la tumeur, ce qui a peut-être conduit à leur effet thérapeutique. Ces caractéristiques sont probablement conservées dans d’autres membres de cette famille de capteurs107.
Les bactéries peuvent coloniser et proliférer dans les TME à un ratio tumeur/tissus normaux dépassant 10 000 ; ainsi, QS peut être utilisé comme un commutateur d’expression génétique108,109. Un système QS utile est régulé par un autoinducteur, la protéine synthétique LuxI, et la protéine régulatrice transcriptionnelle LuxR. L’acylhomosérine lactone (AHL) produite par LuxI, qui dépend de la densité bactérienne, active LuxR et favorise la transcription de ses gènes cibles. Les systèmes QS dépendant de la concentration d’AHL ont été utilisés avec succès pour exprimer fortement des protéines hétérologues dans des tumeurs colonisées par des bactéries90,109,110,111. L’approche QS a été utilisée pour introduire une variété de circuits génétiques. Par exemple, l’introduction d’un circuit de lyse synchronisé dans des bactéries a amélioré l’efficacité anticancéreuse en permettant la libération de médicaments via l’introduction périodique de l’autoinducteur (rétroaction positive) et l’activation résultante d’un gène de lyse de bactériophage (rétroaction négative)108.
En plus du déclenchement interne et de l’autodéclenchement, l’expression des circuits génétiques peut également être contrôlée par des inducteurs externes, notamment des produits chimiques tels que le l-arabinose, l’acide salicylique (ASA) et la tétracycline. La transcription à partir du promoteur PBAD peut être contrôlée par une interaction entre le répresseur AraC et le l-arabinose5,112. Dans une souche atténuée de Salmonella, l’expression de charges utiles thérapeutiques provenant d’un plasmide, pilotée par le promoteur PBAD, peut être régulée par l’administration intraveineuse ou intrapéritonéale de l-arabinose20,21,113. Une souche de Salmonella présentant une mutation dans l’opéron Ara, qui entraîne une altération du métabolisme du l-arabinose, présente une forte activation du promoteur PBAD114. Dans le système d’expression ASA, la régulation du gène est contrôlée par le promoteur Pm dépendant de XylS2115,116,117. Une souche atténuée de Salmonella hébergeant un système d’expression ASA sur un plasmide ou sur le chromosome a permis une régulation efficace des gènes codant pour les enzymes de conversion des prodrogues (voir ci-dessous) et a conduit à une réduction marquée de la croissance tumorale115. Le système d’expression pTet est simultanément régulé par les promoteurs bidirectionnels PtetA et PtetR, qui sont induits par la tétracycline ou la doxycycline118. Dans une étude préclinique, un gène rapporteur et un gène thérapeutique ont été insérés sous ces promoteurs bidirectionnels pour visualiser le processus de ciblage et délivrer des médicaments thérapeutiques, respectivement7. Ce système chimiquement inductible est régulé en fonction de la dose et du temps119 ; par conséquent, des imprécisions dans le moment de l’administration de l’inducteur ou la dose de l’inducteur peuvent conduire à une expression non spécifique ou sous-optimale des molécules cibles dans les EUT. Un autre système inductible utilise le promoteur recA inductible par rayonnement48. Le rayonnement provoque des lésions de l’ADN qui activent la transcription des gènes sous le contrôle du promoteur recA. Cette méthode combine les effets thérapeutiques de la radiothérapie avec l’induction radio-dépendante de l’expression de gènes anticancéreux120. L’induction de l’expression du TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) par une dose de 2 Gy d’irradiation γ 48 heures après l’administration de la souche de Salmonella modifiée a considérablement retardé la croissance des cellules cancéreuses du sein 4T148. Les radiations sont avantageuses car elles peuvent pénétrer dans le tissu tumoral et être utilisées pour un traitement localisé. Cependant, les radiations peuvent également provoquer une toxicité en induisant des dommages à l’ADN dans les cellules saines autour de la tumeur et provoquent probablement des mutations fatales dans les bactéries thérapeutiques qui pourraient atténuer leur effet thérapeutique101.
Délivrance de médicaments
Malgré les études sur les effets antitumoraux des bactéries, les bactéries seules sont souvent insuffisantes pour supprimer complètement les tumeurs. Pour améliorer les résultats positifs de la thérapie bactérienne du cancer, l’utilité des systèmes d’expression eucaryotes et procaryotes pour l’administration de charges utiles thérapeutiques, y compris des agents cytotoxiques, des enzymes de conversion des prodrogues, des régulateurs immunitaires, des molécules ciblant le stroma tumoral et des siRNA, a été explorée (liste dans le tableau 2). Les systèmes d’expression procaryotes discutés ci-dessus constituent l’approche la plus couramment utilisée, et ces systèmes dépendent de la transformation de bactéries avec des plasmides procaryotes codant pour des gènes cibles70,121,122 ; en revanche, les systèmes d’expression eucaryotes impliquent la transduction de cellules hôtes, telles que des cellules immunitaires ou des cellules tumorales, avec des plasmides eucaryotes codant pour les ADNc des gènes cibles123.
Agents cytotoxiques
Les agents cytotoxiques portés par des bactéries ciblant les tumeurs peuvent avoir une activité antitumorale intrinsèque. Associée à l’utilisation de promoteurs inductibles, l’expression des agents cytotoxiques peut être étroitement contrôlée pour réduire leurs effets toxiques sur les tissus normaux. La cytolysine A (ClyA), une protéine hémolytique de 34 kDa formant un pore, produite par E. coli, S. Typhimurium et Paratyphi A, peut être transportée à la surface bactérienne et sécrétée sans modification post-traductionnelle. Plusieurs souches bactériennes, telles que E. coli et S. Typhimurium atténué, ont été modifiées pour exprimer ClyA à partir d’un promoteur constitutif5 ou de promoteurs inductibles activés par l’arabinose5 ou la doxycycline7, et ces souches ont montré d’excellents effets d’inhibition des tumeurs.
L’induction de l’apoptose dans les cellules tumorales est une stratégie thérapeutique prometteuse contre le cancer. L’apoptine, une protéine dérivée du virus de l’anémie du poulet, induit sélectivement l’apoptose dans un grand nombre de types de cellules cancéreuses humaines par une voie indépendante de p53 et insensible à Bcl-2, sans effet sur les tissus normaux124. En transformant un plasmide d’expression eucaryote codant pour l’apoptine (pCDNA3.1) en une souche atténuée de S. Typhimurium, Wen et al. ont observé une régression significative de la tumeur avec une toxicité systémique minimale chez des souris porteuses d’un cancer du larynx humain65. Parmi les autres agents cytotoxiques pouvant être utilisés de manière similaire pour induire l’apoptose figurent trois membres de la famille du TNF-α (TNF-α, TRAIL et le ligand Fas) ; toutefois, en raison de leur courte demi-vie et de leur hépatotoxicité, l’utilité de ces ligands cytotoxiques est limitée par leur exposition tumorale insuffisante et leurs effets néfastes sur la fonction hépatique125. Pour améliorer la biodisponibilité et la durabilité de ces protéines, des bactéries ont été utilisées pour les délivrer directement dans la région tumorale48,78,126,127. Forbes et al. ont créé une souche S. Typhimurium non pathogène exprimant TRAIL murin sous le contrôle du promoteur recA inductible par les radiations. Après irradiation, TRAIL a été sécrété, après quoi il a retardé de manière significative la croissance des tumeurs mammaires et réduit le risque de décès48.
L’invasine, une protéine de surface de Yersinia, peut se lier à l’intégrine β1 de manière sélective pour déclencher l’entrée de la bactérie dans les cellules hôtes. En utilisant une souche invasive non pathogène et recombinante d’E. coli coexprimant l’invasin et l’antigène modèle ovalbumine ainsi que LLO, Critchley-Thorne et al. ont montré que la souche modifiée pouvait envahir les cellules exprimant l’intégrine β1 et délivrer des protéines aux tumeurs pour produire des effets thérapeutiques chez les souris128. L’Azurine, une protéine redox de faible poids moléculaire, peut être internalisée efficacement pour initier l’apoptose des cellules cancéreuses en augmentant les niveaux intracellulaires de p53 et de Bax pour induire la libération du cytochrome c mitochondrial dans le cytosol. L’efficacité de la délivrance d’azurine à base d’E. coli pour supprimer la croissance du mélanome de souris B16 et du cancer du sein de souris 4T1 a été démontrée par Nissle en 1917 ; en outre, cette approche a également empêché les métastases pulmonaires et stimulé les réponses inflammatoires29.
Enzymes de conversion des prodrogues
L’expression des enzymes de conversion des prodrogues peut convertir les prodrogues en agents cytotoxiques spécifiquement dans la région tumorale. L’utilité de cette stratégie pour améliorer l’efficacité du traitement du cancer et réduire les effets secondaires associés à l’administration systémique a été explorée. Plusieurs enzymes de conversion des prodrogues ont été délivrées par des bactéries96,129,130,131. La cytosine désaminase (CD) convertit la 5-fluorocytosine (5-FC) non toxique en l’agent chimiothérapeutique 5-fluorouracil (5-FU). Le 5-FU est hautement toxique car il est ensuite métabolisé en un produit qui interfère avec la synthèse de l’ADN et de l’ARN132,133,134,135. Lors de l’administration conjointe d’une souche atténuée de S. Typhimurium (VNP20009) exprimant le CD d’E. coli et de 5-FC à des patients, la conversion du 5-FC en 5-FU a été observée, indiquant une production bactérienne de CD fonctionnelle dans la tumeur54.
Le système thymidine kinase/ganciclovir du virus de l’herpès simplex de type I (HSV1-TK/GCV) est une autre combinaison enzyme de conversion/médicament qui a été largement étudiée pour être utilisée dans la thérapie des tumeurs. L’expression de la HSV1-TK spécifique du tissu tumoral peut convertir le précurseur non toxique qu’est le ganciclovir en ganciclovir-3-phosphate, une substance toxique qui tue les cellules tumorales. Liu et al. ont testé l’efficacité in vivo d’une souche de Bifidobacterium infantis exprimant le HSV1-TK et le GCV pour la thérapie par promédication dans un modèle de tumeur de la vessie chez le rat. Les résultats ont montré que cette approche ciblée pouvait inhiber efficacement la croissance de la tumeur de la vessie du rat en augmentant l’expression de la caspase 3 et en induisant l’apoptose131. Une autre souche d’administration de l’enzyme de conversion des prodrogues, E. coli DH5α exprimant la β-glucuronidase, qui hydrolyse la prodrogue glucuronide 9ACG en l’inhibiteur de la topoisomérase I 9-aminocamptothecin (9AC), a montré une inhibition efficace des tumeurs129. L’utilisation de S. Typhimurium VNP20009 atténué comme vecteur pour délivrer la carboxypeptidase G2 a montré une efficacité antitumorale accrue en conjonction avec l’administration de promédicaments130.
Immunomodulateurs
Les cytokines peuvent obtenir des effets antitumoraux en facilitant la prolifération, l’activation et la différenciation des cellules immunitaires, en induisant l’apoptose dans les cellules tumorales et via des effets d’antiangiogenèse sur la vascularisation tumorale. Plusieurs cytokines, dont le GM-CSF, l’IL-12 et l’IL-18, sont entrées dans les essais cliniques pour le traitement du cancer136. Les cytokines exprimées par des bactéries ciblant les tumeurs ont été délivrées spécifiquement à la région tumorale, où elles ont augmenté la réponse immunitaire antitumorale dans la TME20,29,49,62,137,138,139,140. L’administration intraveineuse d’une souche atténuée de S. Typhimurium exprimant l’IL-18 a inhibé la croissance de la tumeur primaire chez la souris, a induit une infiltration massive de leucocytes (principalement des granulocytes) et a augmenté le recrutement de cellules NK et de cellules T CD4+, mais pas de cellules T CD8+. En outre, cette approche a également augmenté la production de cytokines dans la région de la tumeur, notamment celle de l’IL-1β, du TNF-α, de l’IFN-γ et du GM-CSF49. L’IL-2 est la cytokine la plus étudiée dans le contexte des systèmes d’administration bactériens. L’administration orale d’une souche Ty21a de S. Typhimurium exprimant l’IL-2 a inhibé le carcinome hépatocellulaire (CHC) dans des modèles de souris23,29. La flagelline, qui active le système immunitaire inné via TLR5, a été établie comme un excellent adjuvant d’immunothérapie141. Notre groupe a traité des souris porteuses de cancer du côlon avec une souche atténuée ΔppGpp de S. Typhimurium exprimant une flagelline hétérologue et a montré qu’elle renforçait l’immunité antitumorale via une coopération avec les voies de signalisation TLR4 et TLR5. Cette approche favorise également le passage de M2 à M1 dans les macrophages et augmente les niveaux d’oxyde nitrique dans les tumeurs20.
Les bactéries modifiées exprimant des antigènes associés aux tumeurs peuvent sensibiliser les TME et surmonter l’autotolérance suscitée par les cellules T régulatrices, suscitant ainsi des réponses des cellules T effectrices et mémoires envers les cellules tumorales productrices d’antigènes142,143. Un certain nombre d’antigènes associés au cancer de la prostate ont été signalés. Des vaccins à base de bactéries contre l’antigène spécifique de la prostate (PSA) ont été testés dans plusieurs modèles de souris139,144. L’administration d’un gène de l’antigène spécifique de la prostate (PSA) endogène à l’aide du S. Typhimurium SL7207 atténué a permis d’atténuer la tolérance immunitaire aux antigènes des cellules souches de la prostate murine et de retarder de manière significative la croissance tumorale84. Les approches de thérapie génique utilisant des antigènes contre HER-2/neu143, NY-ESO-183, survivine88 et Mage-b145 ont également montré des effets prometteurs d’inhibition des tumeurs.
Un grand intérêt s’est développé dans le domaine de la thérapie anticancéreuse par blocage des points de contrôle immunitaire (ICB). Malgré le succès de la thérapie ICB dans les essais cliniques, seuls certains patients bénéficient de ce traitement. La résistance de l’hôte qui sous-tend cet effet s’explique par plusieurs raisons, dont la plus importante est l’EUT immunosuppressive146,147. Des études démontrent que la colonisation de la tumeur par des bactéries peut induire des réactions pro-inflammatoires impliquant une expression élevée d’IL-1β, de TNF-α et d’IFN-γ, ainsi qu’une activation des cellules NK et T ; par conséquent, une combinaison de thérapies ICB et bactériennes peut surmonter la résistance de l’hôte131.
Cibler le stroma tumoral
L’angiogenèse joue un rôle important dans la croissance tumorale et les métastases. Cibler la néovascularisation tumorale constitue une direction prometteuse pour la thérapie du cancer. L’endostatine est un fragment C-terminal de 20 kDa du collagène de type XVIII qui peut inhiber la génération de vaisseaux tumoraux de manière dose-dépendante sans effets secondaires évidents ou résistance aux médicaments148,149. Xu et al. ont cloné l’endostatine et un siRNA contre le transducteur de signal et l’activateur de transcription 3 (Stat3) dans une souche atténuée de S. Typhimurium. Ils ont ensuite testé l’efficacité thérapeutique de la souche dans le CHC orthotrope et ont montré qu’elle pouvait inhiber la prolifération et les métastases tumorales, réduire la quantité de microvasculature tumorale, augmenter les populations de cellules T CD4+/CD8+ et les niveaux d’expression de plusieurs cytokines inflammatoires (y compris IFN-γ et TNF-α), et réguler à la baisse le TGF-β, les cellules T régulatrices et l’expression du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF)149. Le VEGF et son récepteur (VEGFR) régulent l’angiogenèse tumorale121,145. L’administration orale de S. Typhimurium SL3261 atténué exprimant le domaine extracellulaire du VEGFR2 a inhibé la croissance tumorale, la néovascularisation et les métastases pulmonaires. En outre, les pourcentages de cellules T CD4+ et CD8+ dans la région de la tumeur ont également augmenté de manière significative121. L’endogline (CD105) est un membre de la famille des récepteurs du TGF-β. Le TGF-β1 et l’hypoxie peuvent réguler à la hausse le promoteur du gène de l’endogline, et ce promoteur est très actif dans les cellules endothéliales tumorales. Par conséquent, l’endogline a été considérée comme une cible pour la thérapie du cancer150. Paterson et al. ont utilisé des vaccins à base de Listeria contre CD105, Lm-LLO-CD105A et Lm-LLO-CD105B pour traiter le cancer du sein dans un modèle de souris. Les vaccins ont stimulé un effet antiangiogénèse robuste et une réponse immunitaire antitumorale qui a inhibé les tumeurs primaires et métastatiques151.
Silence génique
Les ARNsi, une classe d’ARN double brin de 20-25 paires de bases qui médient le silence des gènes cibles spécifiques, ont fourni une approche prometteuse pour la thérapie du cancer. Cependant, le principal obstacle à la thérapie par interférence ARN est la nécessité de délivrer spécifiquement les siRNA dans la région de la tumeur. Des systèmes d’administration à base de bactéries pour les siRNA contre Stat363,122,149,152, IDO153,154, survivine155, Sox230 et la polo-like kinase 1 (PLK1) associée au cycle cellulaire57 ont été testés dans des modèles tumoraux de souris. L’administration orale d’une souche atténuée de S. Typhimurium hébergeant un plasmide d’expression eucaryote codant pour le siRNA-Stat3 a renforcé l’activité des cellules NK et la fonction des lymphocytes T et a augmenté le pourcentage de cellules T CD8+, tandis qu’elle a diminué le nombre de cellules T régulatrices CD4+ CD25+ dans la tumeur ; ces effets ont conduit à une inhibition de la croissance tumorale et à une survie prolongée des souris porteuses de tumeurs122. L’inhibition de l’expression de l’IDO de l’hôte à l’aide d’une souche VNP20009 de S. Typhimurium exprimant shIDO a provoqué une infiltration significative de la tumeur par des neutrophiles polymorphonucléaires générant des ROS, ce qui a favorisé la mort cellulaire intratumorale et le contrôle substantiel des mélanomes B16F10153 et des cancers colorectaux CT26 ou MC38156.