WO1995025804A1 - Adenovirus recombinants codant pour le facteur neurotrophique derive du cerveau (bdnf) - Google Patents

Adenovirus recombinants codant pour le facteur neurotrophique derive du cerveau (bdnf) Download PDF

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WO1995025804A1
WO1995025804A1 PCT/FR1995/000250 FR9500250W WO9525804A1 WO 1995025804 A1 WO1995025804 A1 WO 1995025804A1 FR 9500250 W FR9500250 W FR 9500250W WO 9525804 A1 WO9525804 A1 WO 9525804A1
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adenovirus
bdnf
cell
dna sequence
defective recombinant
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Application number
PCT/FR1995/000250
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Pascal Barneoud
Pia Delaere
Michel Perricaudet
Laurent Pradier
Emmanuelle Vigne
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Rhone-Poulenc Rorer S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to recombinant vectors of viral origin and their use for the treatment and / or prevention of neurodegenerative diseases. More particularly, it relates to recombinant adenoviruses comprising a DNA sequence coding for the brain-derived neurotrophic factor (BDNF, "brain-derived neurotrophic factor”).
  • BDNF brain-derived neurotrophic factor
  • the invention also relates to the preparation of these vectors, the pharmaceutical compositions containing them and their therapeutic use, in particular in gene therapy.
  • Neurodegenerative diseases account for a large share of health spending in Western countries, a share that continues to increase following the aging of the population. These diseases include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's chorea, amyotrophic lateral sclerosis, etc.
  • the pathological signs and etiology of these diseases are very varied, but all these diseases result from a progressive loss of neuronal cells in the central nervous system, sometimes within very localized structures like the substantia nigra in Parkinson's disease.
  • the present invention describes a novel therapeutic approach, which is particularly advantageous for the treatment of these diseases. More particularly, the present invention describes vectors making it possible to directly promote the survival of the neuronal cells involved in these pathologies, by efficient and localized expression of certain trophic factors.
  • Trophic factors are a class of molecules with properties that stimulate neuritic growth or the survival of nerve cells.
  • the first factor with neurotrophic properties, NGF (“Nerve Gro th Factor”) was characterized some forty years ago (for review, see Levi- Montalcini and Angelleti, Physiol. Rev. 48 (1968) 534 ). It is only recently that other neurotrophic factors have been identified, and in particular the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) (Thoenen, Trends in NeuroSci. 14 (1991) 165).
  • BDNF brain-derived neurotrophic factor
  • BDNF stimulates the formation of neurites and the survival in culture of ganglion neurons in the retina, motor neurons in the spinal cord, cholinergic neurons of the septum as well as dopaminergic neurons of the midbrain (reviewed by Lindsay in Neurotrophic Factors, Ed, (1993) 257, Académie Press).
  • BDNF stimulates the formation of neurites and the survival in culture of ganglion neurons in the retina, motor neurons in the spinal cord, cholinergic neurons of the septum as well as dopaminergic neurons of the midbrain (reviewed by Lindsay in Neurotrophic Factors, Ed, (1993) 257, Académie Press).
  • the therapeutic application of BDNF encounters various obstacles.
  • the lack of bioavailability of BDNF limits any therapeutic use.
  • the BDNF delivered is active and can exert a therapeutic activity in vivo.
  • the present invention provides a particularly advantageous solution to these problems.
  • the present invention resides in fact in the development of vectors which are particularly effective for delivering in vivo and in a localized manner, therapeutically active amounts of BDNF.
  • adenoviruses can be used for the transfer of genes in vivo into the nervous system.
  • the present invention relates to new constructions, which are particularly suitable and effective for the transfer of a specific gene into the nervous system.
  • the present invention relates to a recombinant adenovirus comprising a DNA sequence coding for the neurotrophic factor derived from the brain (BDNF), its preparation, and its use for the treatment and / or prevention of neurodegenerative diseases.
  • BDNF neurotrophic factor derived from the brain
  • the Applicant has now shown that it is possible to construct recombinant adenoviruses containing a sequence coding for BDNF, to administer these recombinant adenoviruses in vivo, and that this administration allows stable and localized expression of therapeutically active amounts of BDNF in vivo. , and in particular in the nervous system, and without cytopathological effect.
  • the particularly advantageous properties of the vectors of the invention derive in particular from the construction used (defective adenovirus, deleted from certain viral regions), from the promoter used for the expression of the sequence coding for BDNF (viral promoter or tissue-specific preferably ), and methods of administration of said vector, allowing efficient expression and in appropriate tissues of BDNF.
  • the present invention thus provides viral vectors usable directly in gene therapy, particularly suitable and effective for directing the expression of BDNF in vivo.
  • the present invention thus offers a particularly advantageous new approach for the treatment and / or prevention of neurodegenerative diseases.
  • a first object of the invention therefore resides in a defective recombinant adenovirus comprising a DNA sequence coding for the neurotrophic factor derived from the brain (BDNF) or a derivative thereof.
  • the invention also relates to the use of such a defective recombinant adenovirus for the preparation of a pharmaceutical composition intended for the treatment or prevention of neurodegenerative diseases.
  • the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) produced in the context of the present invention may be human BDNF or animal BDNF.
  • the DNA sequence coding for human BDNF and for rat BDNF has been cloned and sequenced (Maisonpierre et al., Genomics 10 (1991) 558), as well as in particular the sequence coding for pig BDNF (Leibrock et al. ., Nature 341 (1989) 149).
  • these sequences Prior to their incorporation into an adenovirus vector according to the invention, these sequences are advantageously modified, for example by site-directed mutagenesis, in particular for the insertion of appropriate restriction sites.
  • a DNA sequence coding for the neurotrophic factor derived from the human brain hBDNF
  • a construct coding for a derivative of BDNF in particular a derivative of human BDNF.
  • Such a derivative includes for example any sequence obtained by mutation, deletion and / or addition with respect to the native sequence, and coding for a product retaining at least one of the biological properties of BDNF (trophic and / or differentiating effect).
  • These derivatives are in particular molecules having a greater affinity for their binding sites, sequences allowing an improved expression in vivo, molecules having a greater resistance to proteases, molecules with greater therapeutic efficacy or less side effects, or possibly new biological properties.
  • the sequence of the present invention codes for the BDNFpreceded from the pro native region (proBDNF).
  • the sequence used also contains a secretion signal making it possible to direct the synthesized BDNF in the secretory pathways of the infected cells, so that the synthesized BDNF is released into the extracellular compartments and can activate its receptors.
  • the secretion signal is advantageously the BDNF's own signal. But it can also be a heterologous or even artificial secretion signal.
  • the DNA sequence coding for the neurotrophic factor derived from the brain used in the context of the present invention can be a cDNA, a genomic DNA (gDNA), or a hybrid construct consisting for example of a cDNA in which one or more would be inserted. introns. They can also be synthetic or semi-synthetic sequences. It should be noted that in the genomic sequence coding for BDNF, the introns are located in the non-coding regions. Particularly advantageously, a cDNA or a gDNA is used. In particular, the use of a gDNA can allow better expression in human cells.
  • the adenovirus therefore comprises a cDNA sequence coding for the brain-derived neurotrophic factor (BDNF).
  • the adenovirus comprises a gDNA sequence encoding the brain-derived neurotrophic factor (BDNF).
  • the DNA sequence codes for proBDNF and, preferably, preproBDNF.
  • the sequence coding for BDNF is placed under the control of signals allowing its expression in nerve cells.
  • these are heterologous expression signals, that is to say signals different from those naturally responsible for the expression of BDNF. They may in particular be sequences responsible for the expression of other proteins, or synthetic sequences. In particular, they may be promoter sequences of eukaryotic or viral genes.
  • they may be promoter sequences originating from the genome of the cell which it is desired to infect.
  • they may be promoter sequences originating from the genome of a virus, including the adenovirus used.
  • these expression sequences can be modified by adding activation, regulation sequences or allowing tissue-specific expression. It may in fact be particularly advantageous to use expression signals which are active specifically or mainly in nerve cells, so that the DNA sequence is only expressed and produces its effect when the virus has actually infected a nerve cell.
  • the invention relates to a defective recombinant adenovirus comprising a cDNA sequence coding for the neurotrophic factor derived from the human brain (hBDNF) under the control of the LTR-RSV promoter.
  • the invention relates to a defective recombinant adenovirus comprising a gDNA sequence coding for the neurotrophic factor derived from the human brain (hBDNF) under the control of the LTR-RSV promoter.
  • the Applicant has indeed shown that the LTR promoter of the russet sarcoma virus (RSV) allows a lasting and significant expression of BDNF in the cells of the nervous system, in particular central.
  • RSV russet sarcoma virus
  • the invention relates to a defective recombinant adenovirus comprising a DNA sequence coding for neurotrophic factor derived from the human brain (hBDNF) under the control of a promoter allowing a majority expression in the nervous system.
  • hBDNF neurotrophic factor derived from the human brain
  • a particularly preferred embodiment of the present invention resides in a defective recombinant adenovirus comprising the ITR sequences, a sequence allowing the packaging, a DNA sequence coding for the factor neurotrophic derivative of the human brain (hBDNF) or a derivative thereof under the control of a promoter allowing predominant expression in the nervous system, and in which the El gene and at least one of the E2, E4, L1-L5 genes is non-functional.
  • the defective adenoviruses according to the invention are adenoviruses incapable of replicating autonomously in the target cell.
  • the genome of the defective adenoviruses used in the context of the present invention is therefore devoid of at least the sequences necessary for the replication of said virus in the infected cell. These regions can be either eliminated (in whole or in part), or made non-functional, or substituted by other sequences and in particular by the DNA sequence coding for BDNF.
  • the defective virus of the invention conserves the sequences of its genome which are necessary for the packaging of the viral particles.
  • the genome of the defective recombinant virus according to the invention comprises the ITR sequences, a sequence allowing the packaging, the non-functional E1 gene and at least one of the E2, E4, L1-L5 genes. nonfunctional.
  • adenoviruses of type 2 or 5 Ad 2 or Ad 5
  • Ad 2 or Ad 5 adenoviruses of animal origin
  • adenoviruses of animal origin mention may be made of adenoviruses of canine, bovine, murine origin (example: Mavl, Beard et al., Virology 75 (1990) 81), ovine, porcine , avian or even simian (example: after-sales service).
  • the adenovirus of animal origin is a canine adenovirus, more preferably a CAV2 adenovirus [Manhattan strain or A26 / 61 (ATCC VR-800) for example].
  • adenoviruses of human or canine or mixed origin are used.
  • the defective recombinant adenoviruses according to the invention can be prepared by any technique known to those skilled in the art (Levrero et al., Gene 101 (1991) 195, EP 185 573; Graham, EMBO J. 3 (1984) 2917). In particular, they can be prepared by homologous recombination between an adenovirus and a plasmid carrying inter alia the DNA sequence coding for BDNF. Homologous recombination occurs after co-transfection of said adenovirus and plasmid in a cell line appropriate.
  • the cell line used must preferably (i) be transformable by said elements, and (ii), contain the sequences capable of complementing the part of the genome of the defective adenovirus, preferably in integrated form to avoid the risks of recombination.
  • a line mention may be made of the human embryonic kidney line 293 (Graham et al, J. Gen. Virol. 36 (1977) 59) which contains, in particular, integrated into its genome, the left part of the genome d '' an Ad5 adenovirus (12%).
  • Strategies for constructing vectors derived from adenoviruses have also been described in applications No. FR 93 05954 and FR 93 08596 which are incorporated herein by reference. Then, the adenoviruses which have multiplied are recovered and purified according to conventional techniques of molecular biology, as illustrated in the examples.
  • the present invention also relates to any use of an adenovirus as described above for the preparation of a pharmaceutical composition intended for the treatment and / or prevention of neurodegenerative diseases. More particularly, it relates to any use of these adenoviruses for the preparation of a pharmaceutical composition intended for the treatment and / or prevention of Parkinson's disease, d ⁇ lzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), of the disease Huntington's, epilepsy and vascular dementia.
  • Parkinson's disease d ⁇ lzheimer's disease
  • ALS amyotrophic lateral sclerosis
  • the present invention also relates to a pharmaceutical composition
  • a pharmaceutical composition comprising one or more defective recombinant adenoviruses as described above.
  • These pharmaceutical compositions can be formulated for topical, oral, parenteral, intranasal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intraocular, transdermal, etc. administration.
  • the pharmaceutical compositions of the invention contain a pharmaceutically acceptable vehicle for an injectable formulation, especially for direct injection into the nervous system of the patient. They may in particular be sterile, isotonic solutions, or dry compositions, in particular lyophilized, which, by addition as appropriate of sterilized water or physiological saline, allow the constitution of injectable solutes.
  • Direct injection into the patient's nervous system is advantageous because it allows the therapeutic effect to be concentrated in the affected tissues.
  • the direct injection into the central nervous system of the patient is advantageously carried out by means of a stereotaxic injection device.
  • the use of such a device makes it possible to target with great precision the injection site.
  • the invention also relates to a method of treatment of neurodegenerative diseases comprising the administration to a patient of a recombinant adenovirus as defined above. More particularly, the invention relates to a method of treatment of neurodegenerative diseases comprising the stereotaxic administration of a recombinant adenovirus as defined above.
  • the doses of defective recombinant adenovirus used for the injection can be adapted according to different parameters, and in particular according to the mode of administration used, the pathology concerned or even the duration of the treatment sought.
  • the recombinant adenoviruses according to the invention are formulated and administered in the form of doses of between 10 4 and 10 14 pfu / ml, and preferably 10 6 to 10 10 pfu / ml.
  • the term pfu (“plaque forming unit”) corresponds to the infectious power of a virus solution, and is determined by infection of an appropriate cell culture, then measurement, generally after 48 hours, of the number of plaques of infected cells. The techniques for determining the pfu titer of a viral solution are well documented in the literature.
  • Another subject of the invention relates to any mammalian cell infected with one or more defective recombinant adenoviruses as described above. More particularly, the invention relates to any population of human cells infected with these adenoviruses. They can in particular be fibroblasts, myoblasts, hepatocytes, keratinocytes, endothelial cells, glial cells, etc.
  • the cells according to the invention can come from primary cultures. These can be removed by any technique known to those skilled in the art, then cultured under conditions allowing their proliferation. As regards more particularly fibroblasts, these can be easily obtained from biopsies, for example according to the technique described by Ham [Methods Cell.Biol. 21a (1980) 255]. These cells can be used directly for infection by adenoviruses, or stored, for example by freezing, for the establishment of autologous libraries, for later use. The cells according to the invention can also be secondary cultures, obtained for example from pre-established banks.
  • the cultured cells are then infected with recombinant adenoviruses, to give them the capacity to produce BDNF.
  • the infection is carried out in vitro according to techniques known to those skilled in the art. In particular, according to the type of cells used and the number of copies of virus per cell desired, the person skilled in the art can adapt the multiplicity of infection and possibly the number of infection cycles performed. It is understood that these steps must be carried out under conditions of appropriate sterility when the cells are intended for administration in vivo.
  • the doses of recombinant adenovirus used for the infection of the cells can be adapted by a person skilled in the art according to the aim sought.
  • the conditions described above for administration in vivo can be applied to infection in vitro.
  • Another subject of the invention relates to an implant comprising mammalian cells infected with one or more defective recombinant adenoviruses as described above, and an extracellular matrix.
  • the implants according to the invention comprise 10 ⁇ to 10 * 0 cells. More preferably, they include 10 "at 10 °.
  • the extracellular matrix comprises a gelling compound and optionally a support allowing the anchoring of the cells.
  • gelling agents are used for the inclusion of cells in a matrix having the constitution of a gel, and to promote the anchoring of the cells on the support, if necessary.
  • Different cell adhesion agents can therefore be used as gelling agents, such as in particular collagen, gelatin, glycosaminoglycans, fibronectin, lectins, etc.
  • collagen is used. It can be collagen of human, bovine or murine origin. More preferably, type I collagen is used.
  • compositions according to the invention advantageously comprise a support allowing the anchoring of the cells.
  • anchoring designates any form of biological and / or chemical and / or physical interaction resulting in the adhesion and / or fixing of the cells on the support.
  • the cells can either cover the support used, or penetrate inside this support, or both. It is preferred to use within the framework of the invention a solid, non-toxic and / or biocompatible support.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the implants according to the invention can be implanted at different sites in the body.
  • the implantation can be carried out in the peritoneal cavity, in the subcutaneous tissue (suprapubic region, iliac or inguinal fossa, etc.), in an organ, a muscle, a tumor, the central nervous system , or under a mucous membrane.
  • the implants according to the invention are particularly advantageous in that they make it possible to control the release of the therapeutic product in the organism: This is first of all determined by the multiplicity of infection and by the number of cells implanted . Then, the release can be controlled either by the withdrawal of the implant, which definitively stops the treatment, or by the use of regulable expression systems, making it possible to induce or repress the expression of the therapeutic genes.
  • the present invention thus provides a very effective means for the treatment or prevention of neurodegenerative diseases. It is particularly suitable for the treatment of Alzheimer's, Parkinson's, Huntington's, and ALS diseases.
  • the adenoviral vectors according to the invention also have significant advantages, linked in particular to their very high efficiency of infection of nerve cells, making it possible to carry out infections from small volumes of viral suspension.
  • infection with the adenoviruses of the invention is very localized at the injection site, which avoids the risks of dissemination to neighboring brain structures.
  • this treatment can concern both humans and any animal such as sheep, cattle, domestic animals (dogs, cats, etc.), horses, fish, etc.
  • sheep, cattle, domestic animals dogs, cats, etc.
  • horses fish, etc.
  • Figure 1 Representation of the vector pXL2244
  • Figure 2 Representation of the vector pSh-Ad-BDNF
  • the pBR322, pUC and phage plasmids of the M13 series are of commercial origin (Bethesda Research Laboratories).
  • the DNA fragments can be separated according to their size by electrophoresis in agarose or acrylamide gels, extracted with phenol or with a phenol / chloroform mixture, precipitated with ethanol and then incubated in the presence of the DNA ligase from phage T4 (Biolabs) according to the supplier's recommendations.
  • the filling of the protruding 5 ′ ends can be carried out by the Klenow fragment of DNA Polymerase I of E. coli (Biolabs) according to the supplier's specifications.
  • the destruction of the protruding 3 ′ ends is carried out in the presence of the DNA polymerase of phage T4 (Biolabs) used according to the manufacturer's recommendations.
  • the destruction of the protruding 5 ′ ends is carried out by gentle treatment with nuclease SI.
  • Mutagenesis directed in vitro by synthetic oligodeoxynucleotides can be carried out according to the method developed by Taylor et al. [Nucleic Acids Res. 23.
  • Verification of the nucleotide sequences can be carried out by the method developed by Sanger et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74 (1977) 5463-5467] using the kit distributed by Amersham.
  • Example 1 Construction of the vector pSh-Ad-BDNF.
  • This example describes the construction of a vector comprising a DNA sequence coding for BDNF under the control of a promoter constituted by the LTR of the rous sarcoma virus (LTR-RSV).
  • the plasmid pXL2244 contains the ApoAI cDNA under the control of the RSV virus LTR promoter, as well as sequences of the Ad5 adenovirus (FIG. 1). It was built by inserting a Clal-EcoRV fragment containing the cDNA encoding preproApoAI in the vector pLTR RSV- ⁇ gal
  • Oligonucleotide 3 ' 5 -AATATAATCTAGACAACATAAATCC-3' (SEQ ID n ° 4)
  • This example describes the construction of the vector pSh-Ad-BDNF containing the sequence coding for prepro-BDNF under the control of the RSV virus LTR, as well as sequences of the Ad5 adenovirus allowing recombination in vivo.
  • the vector pCRII-BDNF was digested with the enzymes ClaI and Kpn1, and the resulting 0.85 kb fragment containing the coding sequence for prepro-BDNF was then isolated and purified by electrophoresis on an LMP agarose gel ( "Low Melting Point").
  • the vector pXL2244 was digested with the same restriction enzymes Clal and Kpnl, then precipitated after inactivation of the latter.
  • the resulting linear vector, previously isolated and purified by electrophoresis on an agarose gel, and the 0.85 kb fragment were then ligated to generate the vector pSh-Ad-BDNF (FIG. 2).
  • Example 2 Construction of the vector pSh-Ad-BDNFtag.
  • This example describes the construction of a second vector comprising a fusion DNA sequence coding for BDNF under the control of a promoter constituted by the LTR of the russet sarcoma virus (LTR-RSV).
  • LTR-RSV the russet sarcoma virus
  • Generation of the fusion DNA In this example, an alternative form of the DNA sequence coding for prepro-BDNF was constructed. This form was obtained by insertion, at the 3 'terminal end of the sequence described in Example 1.2., Of a sequence coding for an epitope of seven amino acids (tag) recognized by a commercially available antibody (IBI, Integra Biosciences, Eaubonne, France). The sequence of the region thus merged is as follows (SEQ ID No. 5):
  • the sequence thus obtained was then subcloned into the plasmid pCRII (Invitrogen) to generate the plasmid pCRII-BDNFtag.
  • This example describes the construction of the vector pSh-Ad-BDNFtag containing the fusion sequence coding for prepro-BDNF under the control of the RSV virus LTR, as well as sequences of the Ad5 adenovirus allowing recombination in vivo.
  • the vector pCRII-BDNFtag was digested with the enzymes ClaI and Kpnl, and the resulting 0.87 kb fragment containing the coding sequence for the prepro-BDNFtag was then isolated and purified by electrophoresis on an LMP agarose gel ( "Low Melting Point").
  • the vector pXL2244 (Example 1.1.) was digested with the same restriction enzymes Clal and Kpnl, then precipitated after inactivation of the latter.
  • the resulting linear vector, previously isolated and purified by electrophoresis on an agarose gel, and the 0.87 kb fragment were then ligated to generate the vector pSh-Ad-BDNFtag.
  • the capacity of the vectors pSh-Ad-BDNF and pSh-Ad-BDNFtag to express on cell culture a biologically active form of BDNF has been demonstrated by transient transfection of COS1 cells.
  • the cells (2.10 ⁇ cells per dish 10 cm in diameter) were transfected (8 ⁇ g of vector) in the presence of Transfectam. After 48 hours, the cell culture supernatant was harvested. Serial dilutions (1/200 and 1/50) of this supernatant were then added to primary cultures of septal neurons (Hefti et al. In Dissection and Tissue cultures: Manual of the Nervous System (1989) 172, Alan R Liss, Inc).
  • the trophic effect (cell survival and neuritic growth) on these cultures was observed after staining, and the differentiating effect by assaying the expression of the enzyme choline acetyl transferase (ChAT), according to the technique described by Fonnum (J Neurochem. 24 (1975) 407).
  • ChAT choline acetyl transferase
  • the vector pSh-Ad-BDNF was linearized and cotransfected with a deficient adenoviral vector, in helper cells (line 293) providing in trans the functions coded by the E1 (E1A and E1B) regions of adenovirus.
  • the adenovirus Ad-BDNF was obtained by homologous in vivo recombination between the mutant adenovirus Ad-dll324 (Thimmappaya et al., Cell 31 (1982) 543) and the vector pSh-Ad-BDNF, according to the protocol. following: the plasmid pSh-Ad-BDNF and the adenovirus Ad-dll324, linearized by the enzyme Clal, were co-transfected in line 293 in the presence of calcium phosphate, to allow homologous recombination. The recombinant adenoviruses thus generated were selected by plaque purification.
  • the DNA of the recombinant adenovirus was amplified in the cell line 293, which leads to a culture supernatant containing the unpurified recombinant defective adenovirus having a titre of approximately 10 10 pfu / ml.
  • the viral particles are then purified by centrifugation on a cesium chloride gradient according to known techniques (see in particular Graham et al., Virology 52 (1973) 456).
  • the Ad-BDNF adenovirus can be stored at -80 ° C in 20% glycerol.
  • Ad-BDNFtag adenovirus was constructed according to the same protocol as the Ad-BDNF adenovirus, but using the vector pSh-Ad-BDNFtag as a starting vector.
  • Ad-BDNF adenovirus The capacity of the Ad-BDNF adenovirus to infect cells in culture and to express in the culture medium a biologically active form of BDNF has been demonstrated by infection of the human 293 and rat PC12 lines. The presence of active BDNF in the culture supernatant was then determined under the same conditions as in Example 3.
  • This example describes the transfer of the BDNF gene in vivo using an adenoviral vector according to the invention. It shows on an animal model of the fimbria- fornix lesion, that the vectors of the invention make it possible to induce the expression in vivo of therapeutic quantities of BDNF.
  • the septo-hippocampal pathway (fimbria- fornix) was cut in the left hemisphere. This mechanical injury was performed using a retractable surgical knife.
  • the stereotaxic coordinates used for this purpose are, relative to the bregma: AP: -1.7; ML: +1.5; V: -5.5 to -0.5.
  • the recombinant adenovirus BDNF was injected immediately after the lesion, in the median nucleus of the septum and in the dorsal part of the deafferated hippocampus (hippocampus on the side of the lesion). More particularly, the adenovirus injected is the adenovirus Ad-BDNF prepared in Example 4.1., Used in purified form
  • the injections are carried out using a cannula (outside diameter 280 ⁇ m) connected to a pump.
  • the injection speed is fixed at 0.5 ⁇ l / min, after which the cannula remains in place for an additional 4 minutes before being reassembled.
  • the Injection volumes into the hippocampus and the septum are 3 ⁇ l and 2 ⁇ l respectively.
  • the concentration of adenovirus injected is 3.5. 10 ⁇ pfu / ⁇ l.
  • the cannula has an angle of 9 degrees relative to vertical (in the medio-lateral direction) in order to avoid the median venous sinus.
  • the therapeutic effects of the administration of the adenovirus according to the invention have been demonstrated by three types of analysis: a histological and immunohistochemical analysis, a quantitative analysis and a behavioral analysis.
  • the mechanical lesion of the fimbria-fornix induces a loss of cholinergic neurons (revealed in immunohistology by an anti-choline acetyl transferase antibody, ChAT) in the median septum, as well as cholinergic denervation in the hippocampus (detected in histochemistry by activity acetyl choline esterase, AChE).
  • ChAT anti-choline acetyl transferase antibody
  • AChE activity acetyl choline esterase
  • the brain is cut in a cryomat according to the coronal plane: serial coronal cuts of 30 ⁇ m thickness are made over the entire length of the median septum and at the anterior, median and posterior levels of the seahorse.
  • serial coronal cuts of 30 ⁇ m thickness are made over the entire length of the median septum and at the anterior, median and posterior levels of the seahorse.
  • sections spaced 180 ⁇ m apart (1 section out of 6) are stained with cresyl violet (to assess neuronal density) and immunolabeled with an anti-ChAT antibody (Biochem) (to identify cholinergic neurons).
  • the immunohistochemical method is that of streptavidin-biotin peroxidase revealed by DAB.
  • For the hippocampus, sections spaced 180 ⁇ m apart are stained using the histochemical method for AChE (acetyl choline esterase) in order to detect cholinergic innervation. The sections are mounted on glass slides.
  • the number of cholinergic neurons (ChAT positive) in the middle septum is the parameter used to assess the effects of the Ad-BDNF adenovirus.
  • the counting is carried out on a sample (1 cut out of 6 over the entire length of the median septum). For each section, the positive CHAT neurons are counted separately from the 2 sides of the septum. The cumulative results for all sections are expressed by the ratio of the number of positive ChAT neurons on the injured side to the number of positive ChAT neurons on the uninjured side.
  • This example describes the transfer of the BDNF gene in vivo using an adenoviral vector according to the invention. It shows on an animal model of the nigro-striated pathway lesion, that the vectors of the invention make it possible to induce the expression in vivo of therapeutic quantities of BDNF.
  • the nigro-striated pathway was injured at the level of the median mesencephalic bundle (MFB) by injection of the toxin 6-hydroxy dopamine (6OH-DA).
  • MFB median mesencephalic bundle
  • 6OH-DA 6-hydroxy dopamine 6-hydroxy dopamine
  • This chemical injury by injection was unilateral, according to the following stereotaxic coordinates: AP: 0 and -1; ML: +1.6; V: -8.6 and -9 (the AP and ML coordinates are determined relative to the bregma, the V coordinate relative to the dura mater).
  • the incisor bar is fixed at the +5 mm level.
  • the recombinant adenovirus BDNF was injected immediately after the lesion into the substantia nigra and the striatum on the side of the lesion. More particularly, the adenovirus injected is the adenovirus Ad-BDNF prepared in Example 4.1., Used in purified form (3.5 10 "pfu / ⁇ l), in a saline phosphate solution (PBS).
  • PBS saline phosphate solution
  • the injections were carried out using a cannula (outside diameter 280 ⁇ m) connected to a pump.
  • the injection speed is fixed at 0.5 ⁇ l / min, after which the cannula remains in place for an additional 4 minutes before being reassembled.
  • the injection volumes into the striatum and the substantia nigra are respectively 2x3 ⁇ l and
  • the concentration of adenovirus injected is 3.5. 10 ° " pfu / ⁇ l.
  • the therapeutic effects of the administration of the adenovirus according to the invention have been demonstrated by three types of analysis: a histological and immunohistochemical analysis, a quantitative analysis and a behavioral analysis. Histological and immunohistochemical analysis
  • the chemical lesion of the nigro-striated pathway induces neuronal loss in the substantia nigra as well as dopaminergic denervation in the striatum (revealed in immunohistology by an anti-tyrosine hydroxylase, TH antibody).
  • the histological analysis of the injected brains is carried out 3 weeks after the intracerebral injection of the adenovirus Ad-BDNF under the conditions described in example 6.
  • the serial coronal sections of 30 ⁇ m thickness are carried out in black matter and the striatum.
  • the number of dopaminergic neurons (TH positive) in the substantia nigra is the parameter for evaluating the effects of the adenovirus Ad-BDNF.
  • the counting is carried out on a sample (1 section out of 6 over the entire length of the black substance). For each section, TH positive neurons are counted separately from the 2 sides of the substantia nigra. The cumulative results for all sections are expressed in proportion: number of positive TH neurons on the injured side compared to the number of positive TH neurons on the uninjured side.
  • Ad-BDNF on the lesion of the nigro-striated pathway the sensorimotor performances of the animals are analyzed during 2 behavioral tests: the rotation test induced by dopaminergic agonists (apomorphine, amphetamine and levodopa), and the test gripping ("paw-reaching").
  • This example describes the transfer of the BDNF gene in vivo using an adenoviral vector according to the invention. It shows on an animal model of the perforating pathway lesion, that the vectors of the invention make it possible to induce the expression in vivo of therapeutic quantities of BDNF. On rats previously anesthetized, the entorhino-hippocampal route
  • the recombinant BDNF adenovirus is injected immediately after the lesion, either at the level of the lesion, or at the level of the hippocampus and the entorhinal cortex. More particularly, the adenovirus injected is the adenovirus Ad-BDNF prepared in Example 4.1., Used in purified form (3.5 10 ⁇ pfu / ⁇ l), in a saline phosphate solution (PBS).
  • PBS saline phosphate solution
  • the injections were carried out using a cannula (outside diameter 280 ⁇ m) connected to a pump.
  • the injection speed is fixed at 0.5 ⁇ l / min, after which the cannula remains in place for an additional 4 minutes before being reassembled.
  • the injection volumes into the hippocampus, the entorhinal cortex and the site of lesion of the perforating tract are 3 ⁇ l, 2 ⁇ l and 2 ⁇ l respectively.
  • the concentration of adenovirus injected is 3.5. 10 ⁇ pfu / ⁇ l.
  • NAME RHONE-POULENC RORER S.A.

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Abstract

La présente invention concerne des adénovirus recombinants comportant une séquence d'ADN hétérologue codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF), leur préparation, et leur utilisation pour le traitement et/ou la prévention des maladies neurodégénératives.

Description

ADENOVIRUS RECOMBINANTS CODANT POUR LE FACTEUR NEUROTROPHIQUE DERIVE DU CERVEAU (BDNF)
La présente invention concerne des vecteurs recombinants d'origine virale et leur utilisation pour le traitement et/ou la prévention des maladies neurodégénératives. Plus particulièrement, elle concerne des adénovirus recombinants comportant une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF, "brain-derived neurotrophic factor"). L'invention concerne également la préparation de ces vecteurs, les compositions pharmaceutiques les contenant et leur utilisation thérapeutique, notamment en thérapie génique.
Les maladies neurodégénératives représentent une large part des dépenses de santé dans les pays occidentaux, part qui ne cesse de s'accroitre suite au vieillissement de la population. Au titre de ces affections, on peut citer notamment la maladie d'Alzheimer, le maladie de Parkinson, la chorée de Huntington, la sclérose latérale amyotrophique, etc. Les signes pathologiques et l'étiologie de ces maladies sont fort variés, mais toutes ces maladies résultent d'une perte progressive de cellules neuronales dans le système nerveux central, parfois au sein de structure très localisées comme la substance noire dans la maladie de Parkinson. Bien que certains traitements pharmacologiques palliatifs soient déjà disponibles, leurs effets sont relativement limités. La présente invention décrit une approche thérapeutique nouvelle, particulièrement avantageuse pour le traitement de ces maladies. Plus particulièrement, la présente invention décrit des vecteurs permettant de promouvoir directement la survie des cellules neuronales impliquées dans ces pathologies, par expression efficace et localisée de certains facteurs trophiques.
Les facteurs trophiques sont une classe de molécules ayant des propriétés de stimulation de la croissance neuritique ou de la survie des cellules nerveuses. Le premier facteur possédant des propriétés neurotrophiques, le NGF ("Nerve Gro th Factor"), a été caractérisé il y a une quarantaine d'années (pour revue, voir Levi- Montalcini et Angelleti, Physiol. Rev. 48 (1968) 534). Ce n'est que récemment que d'autres facteurs neurotrophiques ont été identifiés, et notamment le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) (Thoenen, Trends in NeuroSci. 14 (1991) 165). Le BDNF est une protéine de 118 acides aminés et de poids moléculaire 13,5 kD. In vitro, le BDNF stimule la formation de neurites et la survie en culture des neurones ganglionaires de la rétine, des motoneurones de la moelle épinière, des neurones cholinergiques du septum ainsi que des neurones dopaminergiques du mésencéphale (revue par Lindsay in Neurotrophic Factors, Ed, (1993) 257, Académie Press). Toutefois, bien que ses propriétés soient intéressantes, l'application thérapeutique du BDNF se heurte à différents obstacles. En particulier, l'absence de biodisponibilité du BDNF limite toute utilisation thérapeutique. Par ailleurs, il n'existe pas de moyens efficaces permettant de délivrer le BDNF de manière durable et localisée à certaines régions désirées de l'organisme. Enfin, il est essentiel que le BDNF délivré soit actif et puisse exercer une activité thérapeutique in vivo.
La présente invention apporte une solution particulièrement avantageuse à ces problèmes. La présente invention réside en effet dans la mise au point de vecteurs particulièrement efficaces pour délivrer in vivo et de manière localisée, des quantités thérapeutiquement actives de BDNF. Dans la demande copendante n° PCT/EP93/02519, il a été montré que les adénovirus pouvaient être utilisés pour le transfert de gènes in vivo dans le système nerveux. La présente invention concerne des constructions nouvelles, particulièrement adaptées et efficaces pour le transfert d'un gène spécifique dans le système nerveux. Plus particulièrement, la présente invention concerne tin adénovirus recombinant comprenant une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF), sa préparation, et son utilisation pour le traitement et/ou la prévention des maladies neurodégénératives.
La demanderesse a maintenant montré qu'il est possible de construire des adénovirus recombinants contenant une séquence codant pour le BDNF, d'administrer ces adénovirus recombinants in vivo, et que cette administration permet une expression stable et localisée de quantités thérapeutiquement actives de BDNF in vivo, et en particulier dans le système nerveux, et sans effet cytopathologique. Les propriétés particulièrement avantageuses des vecteurs de l'invention découlent notamment de la construction utilisée (adénovirus défectif, délété de certaines régions virales), du promoteur utilisé pour l'expression de la séquence codant pour le BDNF (promoteur viral ou tissu-spécifique de préférence), et des méthodes d'aministration dudit vecteur, permettant l'expression efficace et dans les tissus appropriés du BDNF. La présente invention fournit ainsi des vecteurs viraux utilisables directement en thérapie génique, particulièrement adaptés et efficaces pour diriger l'expression du BDNF in vivo. La présente invention offre ainsi une nouvelle approche particulièrement avantageuse pour le traitement et/ou la prévention des maladies neurodégénératives. Un premier objet de l'invention réside donc dans un adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) ou un dérivé de celui-ci.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'un tel adénovirus recombinant défectif pour la préparation d'une composition pharmaceutique destinée au traitement ou à la prévention des maladies neurodégénératives.
Le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) produit dans le cadre de la présente invention peut être le BDNF humain ou un BDNF animal. La séquence d'ADN codant pour le BDNF humain et pour le BDNF de rat a été clonée et séquencée (Maisonpierre et al., Genomics 10 (1991) 558), ainsi que notamment la séquence codant pour le BDNF de porc (Leibrock et al., Nature 341 (1989) 149). Préalablement à leur incorporation dans un vecteur adénovirus selon l'invention, ces séquences sont avantageusement modifiées, par exemple par mutagénèse dirigée, en particulier pour l'insertion de sites de restriction appropriés. Les séquences décrites dans l'art antérieur ne sont en effet pas construites pour une utilisation selon l'invention, et des adaptations préalables peuvent s'avérer nécessaires, pour obtenir des expressions importantes (voir exemple 1.2.). Dans le cadre de la présente invention, on préfère utiliser une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau humain (hBDNF). Par ailleurs, comme indiqué ci-avant, il est également possible d'utiliser une construction codant pour un dérivé du BDNF, en particulier un dérivé du BDNF humain. Un tel dérivé comprend par exemple toute séquence obtenue par mutation, délétion et/ou addition par rapport à la séquence native, et codant pour un produit conservant l'une au moins des propriétés biologiques du BDNF (effet trophique et/ou différentiateur). Ces modifications peuvent être réalisées par les techniques connues de l'homme du métier (voir techniques générales de biologie moléculaire ci-après et exemple 2). L'activité biologique des dérivés ainsi obtenus peut ensuite être aisément déterminée, comme indiqué notamment dans l'exemple 3.. Les dérivés au sens de l'invention peuvent également être obtenus par hybridation à partir de banques d'acides nucléiques, en utilisant comme sonde la séquence native ou un fragment de celle-ci.
Ces dérivés sont notamment des molécules ayant une plus grande affinité pour leurs sites de fixation, des séquences permettant une expression améliorée in vivo, des molécules présentant une plus grande résistance aux protéases, des molécules ayant une efficacité thérapeutique plus grande ou des effets secondaires moindres, ou éventuellement de nouvelles propriétés biologiques.
Parmi les dérivés préférés, on peut citer plus particulièrement les variants naturels, les molécules dans lesquelles un ou plusieurs résidus ont été substitués, les dérivés obtenus par délétion de régions n'intervenant pas ou peu dans l'interaction avec les sites de liaison considérés ou exprimant une activité indésirable, et les dérivés comportant par rapport à la séquence native des résidus supplémentaires, tels que par exemple un signal de sécrétion et/ou un peptide de jonction. De manière particulièrement avantageuse, la séquence de la présente invention code pour le BDNFprécédé de la région pro native (proBDNF).
Par ailleurs, il est particulièrement important pour une meilleure mise en oeuvre de la présente invention que la séquence utilisée contienne également un signal de sécrétion permettant de diriger le BDNF synthétisé dans les voies de sécrétion des cellules infectées, de manière à ce que le BDNF synthétisé soit libéré dans les compartiments extracellulaires et puisse activer ses récepteurs. Le signal de sécrétion est avantageusement le propre signal du BDNF. Mais il peut également s'agir d'un signal de sécrétion hétérologue ou même artificiel.
La séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau utilisée dans le cadre de la présente invention peut être un ADNc, un ADN génomique (ADNg), ou une construction hybride consistant par exemple en un ADNc dans lequel seraient insérés un ou plusieurs introns. Il peut également s'agir de séquences synthétiques ou semisynthétiques. Il est à noter que dans la séquence génomique codant pour le BDNF, les introns sont localisés dans les régions non codantes. De manière particulièrement avantageuse, on utilise un ADNc ou un ADNg. En particulier, l'utilisation d'un ADNg peut permettre une meilleure expression dans les cellules humaines.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, l'adénovirus comprend donc une séquence d'ADNc codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF). Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'adénovirus comprend une séquence d'ADNg codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF). Avantageusement, la séquence d'ADN code pour le proBDNF et, de préférence, le préproBDNF. Avantageusement, la séquence codant pour le BDNF est placée sous le contrôle de signaux permettant son expression dans les cellules nerveuses. Préférentiellement, il s'agit de signaux d'expression hétérologues, c'est-à-dire de signaux différents de ceux naturellement responsables de l'expression du BDNF. Il peut s'agir en particulier de séquences responsables de l'expression d'autres protéines, ou de séquences synthétiques. Notamment, il peut s'agir de séquences promotrices de gènes eucaryotes ou viraux. Par exemple, il peut s'agir de séquences promotrices issues du génome de la cellule que l'on désire infecter. De même, il peut s'agir de séquences promotrices issues du génome d'un virus, y compris l'adénovirus utilisé. A cet égard, on peut citer par exemple les promoteurs El A, MLP, CMV, LTR-RSV, etc. En outre, ces séquences d'expression peuvent être modifiées par addition de séquences d'activation, de régulation, ou permettant une expression tissu-spécifique. Il peut en effet être particulièrement intéressant d'utiliser des signaux d'expression actifs spécifiquement ou majoritairement dans les cellules nerveuses, de manière à ce que la séquence d'ADN ne soit exprimée et ne produise son effet que lorsque le virus a effectivement infecté une cellule nerveuse. A cet égard, on peut citer par exemple les promoteurs de l'énolase neurone-spécifique, de la GFAP, etc.
Dans un premier mode de réalisation particulier, l'invention concerne un adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADNc codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau humain (hBDNF) sous le contrôle du promoteur LTR-RSV.
Dans un autre mode de réalisation particulier, l'invention concerne un adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADNg codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau humain (hBDNF) sous le contrôle du promoteur LTR-RSV.
La demanderesse a en effet montré que le promoteur LTR du virus du sarcome de rous (RSV) permettait une expression durable et importante du BDNF dans les cellules du système nerveux, notamment central.
Toujours dans un mode préféré, l'invention concerne un adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau humain (hBDNF) sous le contrôle d'un promoteur permettant une expression majoritaire dans le système nerveux. Un mode particulièrement préféré de mise en oeuvre de la présente invention réside dans un adénovirus recombinant défectif comprenant les séquences ITR, une séquence permettant l'encapsidation, une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau humain (hBDNF) ou un dérivé de celui-ci sous le contrôle d'un promoteur permettant une expression majoritaire dans le système nerveux, et dans lequel le gène El et au moins un des gènes E2, E4, L1-L5 est non fonctionnel. Les adénovirus défectifs selon l'invention sont des adénovirus incapables de se répliquer de façon autonome dans la cellule cible. Généralement, le génome des adénovirus défectifs utilisés dans le cadre de la présente invention est donc dépourvu au moins des séquences nécessaires à la réplication dudit virus dans la cellule infectée. Ces régions peuvent être soit éliminées (en tout ou en partie), soit rendues non- fonctionnelles, soit substituées par d'autres séquences et notamment par la séquence d'ADN codant pour le BDNF.
Préférentiellement, le virus défectif de l'invention conserve les séquences de son génome qui sont nécessaires à l'encapsidation des particules virales. Encore plus préférentiellement, comme indiqué ci-avant, le génome du virus recombinant défectif selon l'invention comprend les séquences ITR, une séquence permettant l'encapsidation, le gène El non fonctionnel et au moins un des gènes E2, E4, L1-L5 non fonctionnel.
Il existe différents sérotypes d'adénovirus, dont la structure et les propriétés varient quelque peu. Parmi ces sérotypes, on préfère utiliser dans le cadre de la présente invention les adénovirus humains de type 2 ou 5 (Ad 2 ou Ad 5) ou les adénovirus d'origine animale (voir demande FR 93 05954). Parmi les adénovirus d'origine animale utilisables dans le cadre de la présente invention on peut citer les adénovirus d'origine canine, bovine, murine, (exemple : Mavl, Beard et al., Virology 75 (1990) 81), ovine, porcine, aviaire ou encore simienne (exemple : SAV). De préférence, l'adénovirus d'origine animale est un adénovirus canin, plus préférentiellement un adénovirus CAV2 [souche manhattan ou A26/61 (ATCC VR- 800) par exemple]. De préférence, on utilise dans le cadre de l'invention des adénovirus d'origine humaine ou canine ou mixte.
Les adénovirus recombinants défectifs selon l'invention peuvent être préparés par toute technique connue de l'homme du métier (Levrero et al., Gène 101 (1991) 195, EP 185 573; Graham, EMBO J. 3 (1984) 2917). En particulier, ils peuvent être préparés par recombinaison homologue entre un adénovirus et un plasmide portant entre autre la séquence d'ADN codant pour le BDNF. La recombinaison homologue se produit après co-transfection desdits adénovirus et plasmide dans une lignée cellulaire appropriée. La lignée cellulaire utilisée doit de préférence (i) être transformable par lesdits éléments, et (ii), comporter les séquences capables de complémenter la partie du génome de l'adénovirus défectif, de préférence sous forme intégrée pour éviter les risques de recombinaison. A titre d'exemple de lignée, on peut mentionner la lignée de rein embryonnaire humain 293 (Graham et al, J. Gen. Virol. 36 (1977) 59) qui contient notamment, intégrée dans son génome, la partie gauche du génome d'un adénovirus Ad5 (12 %). Des stratégies de construction de vecteurs dérivés des adénovirus ont également été décrites dans les demandes n° FR 93 05954 et FR 93 08596 qui sont incorporées à la présente par référence. Ensuite, les adénovirus qui se sont multipliés sont récupérés et purifiés selon les techniques classiques de biologie moléculaire, comme illustré dans les exemples.
Comme indiqué ci-avant, la présente invention concerne également toute utilisation d'un adénovirus tel que décrit ci-dessus pour la préparation d'une composition pharmaceutique destinée au traitement et/ou à la prévention des maladies neurodégénératives. Plus particulièrement, elle concerne toute utilisation de ces adénovirus pour la préparation d'une composition pharmaceutique destinée au traitement et/ou à la prévention de la maladie de Parkinson, de la maladie dΑlzheimer, de la sclérose latérale amyotrophique (ALS), de la maladie d'Huntington, de l'épilepsie et de la démence vasculaire.
La présente invention concerne également une composition pharmaceutique comprenant un ou plusieurs adénovirus recombinants défectifs tels que décrits précédemment. Ces compositions pharmaceutiques peuvent être formulées en vue d'administrations par voie topique, orale, parentérale, intranasale, intraveineuse, intramusculaire, sous-cutanée, intraoculaire, transdermique, etc. De préférence, les compositions pharmaceutiques de l'invention contiennent un véhicule pharmaceu- tiquement acceptable pour une formulation injectable, notamment pour une injection directe dans le système nerveux du patient. Il peut s'agir en particulier de solutions stériles, isotoniques, ou de compositions sèches, notamment lyophilisées, qui, par addition selon le cas d'eau stérilisée ou de sérum physiologique, permettent la constitution de solutés injectables. L'injection directe dans le système nerveux du patient est avantageuse car elle permet de concentrer l'effet thérapeutique au niveau des tissus affectés. L'injection directe dans Je système nerveux central du patient est avantageusement réalisée au moyen d'un appareil d'injection stéréotaxique. L'emploi d'un tel appareil permet en effet de cibler avec une grande précision le site d'injection. A cet égard, l'invention concerne également une méthode de traitement des maladies neurodégénératives comprenant l'administration à un patient d'un adénovirus recombinant tel que défini ci-avant. Plus particulièrement, l'invention concerne une méthode de traitement des maladies neurodégénératives comprenant l'administration stéréotaxique d'un adénovirus recombinant tel que défini ci-avant.
Les doses d'adénovirus recombinant défectif utilisées pour l'injection peuvent être adaptées en fonction de différents paramètres, et notamment en fonction du mode d'administration utilisé, de la pathologie concernée ou encore de la durée du traitement recherchée. D'une manière générale, les adénovirus recombinants selon l'invention sont formulés et administrés sous forme de doses comprises entre 104 et 1014 pfu/ml, et de préférence 106 à 1010 pfu/ml. Le terme pfu ("plaque forming unit") correspond au pouvoir infectieux d'une solution de virus, et est déterminé par infection d'une culture cellulaire appropriée, puis mesure, généralement après 48 heures, du nombre de plages de cellules infectées. Les techniques de détermination du titre pfu d'une solution virale sont bien documentées dans la littérature.
Un autre objet de l'invention concerne toute cellule de mammifère infectée par un ou plusieurs adénovirus recombinants défectifs tels que décrits ci-dessus. Plus particulièrement, l'invention concerne toute population de cellules humaines infectée par ces adénovirus. Il peut s'agir en particulier de fibroblastes, myoblastes, hépatocytes, kératinocytes, cellules endothéliales, cellules gliales, etc.
Les cellules selon l'invention peuvent être issues de cultures primaires. Celles- ci peuvent être prélevées par toute technique connue de l'homme du métier, puis mises en culture dans des conditions permettant leur prolifération. S'agissant plus particulièrement de fibroblastes, ceux-ci peuvent être aisément obtenus à partir de biopsies, par exemple selon la technique décrite par Ham [Methods Cell.Biol. 21a (1980) 255]. Ces cellules peuvent être utilisées directement pour l'infection par les adénovirus, ou conservées, par exemple par congélation, pour l'établissement de banques autologues, en vue d'une utilisation ultérieure. Les cellules selon l'invention peuvent également être des cultures secondaires, obtenues par exemple à partir de banques préétablies.
Les cellules en culture sont ensuite infectées par des adénovirus recombinants, pour leur conférer la capacité de produire du BDNF. L'infection est réalisée in vitro selon des techniques connues de l'homme du métier. En particulier, selon le type de cellules utilisé et le nombre de copies de virus par cellule désiré, l'homme du métier peut adapter la multiplicité d'infection et éventuellement le nombre de cycles d'infection réalisé. Il est bien entendu que ces étapes doivent être effectuées dans des conditions de stérilité appropriées lorsque les cellules sont destinées à une administration in vivo. Les doses d'adénovirus recombinant utilisées pour l'infection des cellules peuvent être adaptées par l'homme du métier selon le but recherché. Les conditions décrites ci-avant pour l'administration in vivo peuvent être appliquées à l'infection in vitro.
Un autre objet de l'invention concerne un implant comprenant des cellules mammifère infectées par un ou plusieurs adénovirus recombinants défectifs telles que décrites ci-dessus, et une matrice extracellulaire. Préférentiellement, les implants selon l'invention comprennent 10^ à 10*0 cellules. Plus préférentiellement, ils en comprennent 10" à 10°.
Plus particulièrement, dans les implants de l'invention, la matrice extracellulaire comprend un composé gélifiant et éventuellement un support permettant l'ancrage des cellules. Pour la préparation des implants selon l'invention, différents types de gélifiants peuvent être employés. Les gélifiants sont utilisés pour l'inclusion des cellules dans une matrice ayant la constitution d'un gel, et pour favoriser l'ancrage des cellules sur le support, le cas échéant. Différents agents d'adhésion cellulaire peuvent donc être utilisés comme gélifiants, tels que notamment le collagène, la gélatine, les glycosaminoglycans, la fibronectine, les lectines, etc. De préférence, on utilise dans le cadre de la présente invention du collagène. Il peut s'agir de collagène d'origine humaine, bovine ou murine. Plus préférenciellement, on utilise du collagène de type I.
Comme indiqué ci-avant, les compositions selon l'invention comprennent avantageusement un support permettant l'ancrage des cellules. Le terme ancrage désigne toute forme d'interaction biologique et/ou chimique et/ou physique entraînant l'adhésion et/ou la fixation des cellules sur le support. Par ailleurs, les cellules peuvent soit recouvrir le support utilisé, soit pénétrer à l'intérieur de ce support, soit les deux. On préfère utiliser dans le cadre de l'invention un support solide, non toxique et/ou bio-compatible. En particulier, on peut utiliser des fibres de polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou un support d'origine biologique.
Les implants selon l'invention peuvent être implantés en différents sites de l'organisme. En particulier, l'implantation peut être effectuée au niveau de la cavité péritonéale, dans le tissu sous-cutané (région sus-pubienne, fosses iliaques ou inguinales, etc), dans un organe, un muscle, une tumeur, le système nerveux central, ou encore sous une muqueuse. Les implants selon l'invention sont particulièrement avantageux en ce sens qu'ils permettent de contrôler la libération du produit thérapeutique dans l'organisme : Celle-ci est tout d'abord déterminée par la multiplicité d'infection et par le nombre de cellules implantées. Ensuite, la libération peut être contrôlée soit par le retrait de l'implant, ce qui arrête définitivement le traitement, soit par l'utilisation de systèmes d'expression régulable, permettant d'induire ou de réprimer l'expression des gènes thérapeutiques.
La présente invention offre ainsi un moyen très efficace pour le traitement ou la prévention des maladies neurodégénératives. Elle est tout particulièrement adaptée au traitement des maladies d'Alzheimer, de Parkinson, de Huntington, et de l'ALS. Les vecteurs adénoviraux selon l'invention présentent en outre des avantages importants, liés notamment à leur très haute efficacité d'infection des cellules nerveuses, permettant de réaliser des infections à partir de faibles volumes de suspension virale. De plus, l'infection par les adénovirus de l'invention est très localisée au site d'injection, ce qui évite les risques de diffusion aux structures cérébrales voisines.
En outre, ce traitement peut concerner aussi bien l'homme que tout animal tel que les ovins, les bovins, les animaux domestiques (chiens, chats, etc), les chevaux, les poissons, etc. La présente invention sera plus complètement décrite à l'aide des exemples qui suivent, qui doivent être considérés comme illustratifs et non limitatifs.
Légende des figures
Figure 1 : Représentation du vecteur pXL2244 Figure 2 : Représentation du vecteur pSh-Ad-BDNF
Techniques générales de biologie moléculaire
Les méthodes classiquement utilisées en biologie moléculaire telles que les extractions préparatives d'ADN plasmidique, la centrifugation d'ADN plasmidique en gradient de chlorure de césium, l'électrophorèse sur gels d'agarose ou d'acrylamide, la purification de fragments d'ADN par électroélution, les extraction de protéines au phénol ou au phénol-chloroforme, la précipitation d'ADN en milieu salin par de l'éthanol ou de l'isopropanol, la transformation dans Escherichia coli, etc ... sont bien connues de l'homme de métier et sont abondament décrites dans la littérature [Maniatis T. et al., "Molecular Cloning, a Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y., 1982; Ausubel F.M. et al. (eds), "Current Protocols in
Molecular Biology", John Wiley & Sons, New York, 1987].
Les plasmides de type pBR322, pUC et les phages de la série M13 sont d'origine commerciale (Bethesda Research Laboratories). Pour les ligatures, les fragments d'ADN peuvent être séparés selon leur taille par électrophorèse en gels d'agarose ou d'acrylamide, extraits au phénol ou par un mélange phénol/chloroforme, précipités à l'éthanol puis incubés en présence de l'ADN ligase du phage T4 (Biolabs) selon les recommandations du fournisseur.
Le remplissage des extrémités 5' proéminentes peut être effectué par le fragment de Klenow de l'ADN Polymérase I d'E. coli (Biolabs) selon les spécifications du fournisseur. La destruction des extrémités 3' proéminentes est effectuée en présence de l'ADN Polymérase du phage T4 (Biolabs) utilisée selon les recommandations du fabricant. La destruction des extrémités 5' proéminentes est effectuée par un traitement ménagé par la nucléase SI. La mutagénèse dirigée in vitro par oligodéoxynucléotides synthétiques peut être effectuée selon la méthode développée par Taylor et al. [Nucleic Acids Res. 23.
(1985) 8749-8764] en utilisant le kit distribué par Amersham.
L'amplification enzymatique de fragments d'ADN par la technique dite de PCR
[Polymérase-catalyzed £hain Reaction, Saiki R.K. et al., Science 230 (1985) 1350- 1354; Mullis K.B. et Faloona F.A., Meth. Enzym. lj>5 (1987) 335-350] peut être effectuée en utilisant un "DNA thermal cycler" (Perkin Elmer Cetus) selon les spécifications du fabricant.
La vérification des séquences nucléotidiques peut être effectuée par la méthode développée par Sanger et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74 (1977) 5463-5467] en utilisant le kit distribué par Amersham.
Exemples
Exemple 1 : Construction du vecteur pSh-Ad-BDNF.
Cet exemple décrit la construction d'un vecteur comprenant une séquence d'ADN codant pour le BDNF sous le contrôle d'un promoteur constitué par le LTR du virus du sarcome de rous (LTR-RSV).
1.1. Vecteur de départ (pXL2244) : Le plasmide pXL2244 contient l'ADNc de l'ApoAI sous le contrôle du promoteur LTR du virus RSV, ainsi que des séquences de l'adénovirus Ad5 (figure 1). Il a été construit par insertion d'un fragment Clal-EcoRV contenant l'ADNc codant pour la préproApoAI dans le vecteur pLTR RSV-βgal
(Stratford-Perricaudet et al., J. Clin. Invest. 90 (1992) 626), digéré par les même enzymes.
1.2. Clonage d'un ADNc codant pour le prepro-BDNF. L'ADNc complet codant pour le prepro-BDNF de rat (790 pb) a été clone à partir d'une banque d'ADN génomique de rat par la technique de PCR, en utilisant comme amorce les oligonucléotides suivants :
Oligonucléotide 5' : 5'-TTCATCGAATTCCACCAGGTGAGAAG-3' (SEQ ID n°l)
Oligonucléotide 3' : 5'-AATATAATCTAGACAACATAAATCC-3' (SEQ ID n°2) La région 5' de la séquence obtenue a ensuite été modifiée par insertion d'un site de restriction Clal, 25 bases en amont de l'ATG. Ce site a été introduit par PCR au moyen des oligonucléotides suivants :
Oligonucléotide 5' : 5'-TAGCTTCATCGATTTCCACCAG-3* (SEQ ID n°3)
Oligonucléotide 3' : 5 -AATATAATCTAGACAACATAAATCC-3' (SEQ ID n°4)
La séquence ainsi obtenue a ensuite été sous-clonée dans le plasmide pCRII
(Invitrogen) pour générer le plasmide pCRII-BDNF.
1.3. Construction du vecteur pSh-Ad-BDNF
Cet exemple décrit la construction du vecteur pSh-Ad-BDNF contenant la séquence codant pour le prepro-BDNF sous contrôle du LTR du virus RSV, ainsi que des séquences de l'adénovirus Ad5 permettant la recombinaison in vivo.
Le vecteur pCRII-BDNF a été digéré par les enzymes Clal et Kpnl, et le fragment de 0,85 kb résultant, contenant la séquence codant pour le prépro-BDNF a ensuite été isolé et purifié par électrophorèse sur un gel d'agarose LMP ("Low Melting Point"). Parallèlement, le vecteur pXL2244 a été digéré par les mêmes enzymes de restriction Clal et Kpnl, puis précipité après inactivation de ces dernières. Le vecteur linéaire résultant, préalablement isolé et purifié par électrophorèse sur un gel d'agarose, et le fragment de 0,85 kb ont ensuite été ligaturés pour générer le vecteur pSh-Ad- BDNF (figure 2).
Exemple 2 : Construction du vecteur pSh-Ad-BDNFtag.
Cet exemple décrit la construction d'un second vecteur comprenant une séquence d'ADN de fusion codant pour le BDNF sous le contrôle d'un promoteur constitué par le LTR du virus du sarcome de rous (LTR-RSV). 2.1. Génération de l'ADN de fusion : Dans cet exemple, une forme alternative de la séquence d'ADN codant pour le prépro-BDNF a été construite. Cette forme a été obtenue par insertion, à l'extrémité 3' terminale de la séquence décrite dans l'exemple 1.2., d'une séquence codant pour un épitope de sept acides aminés (tag) reconnu par un anticorps disponible commercialement (IBI, Integra Biosciences, Eaubonne, France). La séquence de la région ainsi fusionnée est la suivante (SEQ ID n°5) :
Arg Gly Asp Tyr Lys Asp Asp Asp Asp *** AGA GGC GAC TAC AAG GAC GAC GAT GAC TAG
C-ter Seq. fusionnée
BDNF
La séquence ainsi obtenue a ensuite été sous-clonée dans le plasmide pCRII (Invitrogen) pour générer le plasmide pCRII-BDNFtag.
2.2. Construction du vecteur pSh-Ad-BDNFtag
Cet exemple décrit la construction du vecteur pSh-Ad-BDNFtag contenant la séquence de fusion codant pour le prepro-BDNF sous contrôle du LTR du virus RSV, ainsi que des séquences de l'adénovirus Ad5 permettant la recombinaison in vivo.
Le vecteur pCRII-BDNFtag a été digéré par les enzymes Clal et Kpnl, et le fragment de 0,87 kb résultant, contenant la séquence codant pour le prépro-BDNFtag a ensuite été isolé et purifié par électrophorèse sur un gel d'agarose LMP ("Low Melting Point"). Parallèlement, le vecteur pXL2244 (exemple 1.1.) a été digéré par les mêmes enzymes de restriction Clal et Kpnl, puis précipité après inactivation de ces dernières. Le vecteur linéaire résultant, préalablement isolé et purifié par électrophorèse sur un gel d'agarose, et le fragment de 0,87 kb ont ensuite été ligaturés ' pour générer le vecteur pSh-Ad-BDNFtag.
Exemple 3. Fonctionalité des vecteurs pSh-Ad-BDNF et pSh-Ad-BDNFtag
La capacité des vecteurs pSh-Ad-BDNF et pSh-Ad-BDNFtag à exprimer sur culture cellulaire une forme biologiquement active du BDNF a été démontrée par transfection transitoire de cellules COS1. Pour cela, les cellules (2.10^ cellules par boite de 10 cm de diamètre) ont été transfectées (8 μg de vecteur) en présence de Transfectam. Après 48 heures, le surnageant de culture des cellules a été récolté. Des dilutions sérielles (1/200 et 1/50) de ce surnageant ont ensuite été ajoutées à des cultures primaires de neurones du septum (Hefti et al. In Dissection and Tissue cultures : Manual of the Nervous System (1989) 172, Alan R. Liss, Inc). L'effet trophique (survie cellulaire et pousse neuritique) sur ces cultures a été observé après coloration, et l'effet différentiateur par dosage de l'expression de l'enzyme choline acétyl transférase (ChAT), selon la technique décrite par Fonnum (J. Neurochem. 24 (1975) 407).
Exemple 4. Construction des adénovirus recombinants contenant une séquence codant pour le BDNF
4.1. Construction de l'adénovirus Ad-BDNF
Le vecteur pSh-Ad-BDNF a été linéarisé et cotransfecté avec un vecteur adénoviral déficient, dans les cellules helper (lignée 293) apportant en trans les fonctions codées par les régions El (E1A et E1B) d'adénovirus.
Plus précisément, l'adénovirus Ad-BDNF a été obtenu par recombinaison homologue in vivo entre l'adénovirus mutant Ad-dll324 (Thimmappaya et al., Cell 31 (1982) 543) et le vecteur pSh-Ad-BDNF, selon le protocole suivant : le plasmide pSh- Ad-BDNF et l'adénovirus Ad-dll324, linéarisé par l'enzyme Clal, ont été co- transfectés dans la lignée 293 en présence de phosphate de calcium, pour permettre la recombinaison homologue. Les adénovirus recombinants ainsi générés ont été sélectionnés par purification sur plaque. Après isolement, l'ADN de l'adénovirus recombinant a été amplifié dans la lignée cellulaire 293, ce qui conduit à un surnageant de culture contenant l'adénovirus défectif recombinant non purifié ayant un titre d'environ 1010 pfu/ml.
Les particules virales sont ensuite purifiées par centrifugation sur gradient de chlorure de césium selon les techniques connues (voir notamment Graham et al., Virology 52 (1973) 456). L'adénovirus Ad-BDNF peut être conservé à -80°C dans 20 % de glycérol.
4.2. Construction de l'adénovirus Ad-BDNFtag L'adénovirus Ad-BDNFtag a été construit selon le même protocole que l'adénovirus Ad-BDNF, mais en utilisant comme vecteur de départ le vecteur pSh-Ad- BDNFtag.
Exemple 5. Fonctionalité de l'adénovirus Ad-BDNF
La capacité de l'adénovirus Ad-BDNF à infecter des cellules en culture et à exprimer dans le milieu de culture une forme biologiquement active du BDNF a été démontrée par infection des lignées 293 humaine et PC12 de rat. La présence de BDNF actif dans le surnageant de culture a ensuite été déterminée dans les mêmes conditions que dans l'exemple 3.
Ces études permettent de montrer que l'adénovirus exprime bien une forme biologiquement active du BDNF en culture cellulaire.
Exemple 6 : Transfert in vivo du gène BDNF par un adénovirus recombinant à des rats présentant une lésion du fimbria-fornix
Cet exemple décrit le transfert du gène BDNF in vivo au moyen d'un vecteur adénoviral selon l'invention. Il montre sur un modèle animal de la lésion du fimbria- fornix, que les vecteurs de l'invention permettent d'induire l'expression in vivo de quantités thérapeutiques de BDNF.
Sur des rats préalablement anesthésiés, la voie septo-hippocampique (fimbria- fornix) a été sectionnée au niveau de l'hémisphère gauche. Cette lésion mécanique a été réalisée à l'aide d'un couteau chirurgical rétractable. Les coordonnées stéréotaxiques utilisées à cet effet sont, par rapport au bregma : AP : -1,7; ML : +1,5; V : -5,5 à -0,5.
L'adénovirus recombinant BDNF a été injecté immédiatement après la lésion, dans le noyau médian du septum et dans la partie dorsale de l'hippocampe déafférenté (hippocampe du coté de la lésion). Plus particulièrement, l'adénovirus injecté est l'adénovirus Ad-BDNF préparé dans l'exemple 4.1., utilisé sous forme purifiée
(3,5 10^ pfu/μl), dans une solution saline phosphate (PBS).
Les injections sont réalisées à l'aide d'une canule (diamètre extérieur 280 μm) connectée à une pompe. La vitesse d'injection est fixée à 0,5 μl/min, après quoi, la canule reste en place pendant 4 minutes supplémentaires avant d'être remontée. Les volumes d'injection dans l'hippocampe et le septum sont respectivement 3 μl et 2 μl. La concentration d'adénovirus injectée est de 3,5. 10^ pfu/μl.
Pour l'injection dans l'hippocampe, les coordonnées stéréotaxiques sont les suivantes : AP=-4; ML=3,5; V=-3,l (les coordonnées AP et ML sont déterminées par rapport au bregma, la coordonnée V par rapport à la surface de l'os crânien au niveau du bregma.
Pour l'injection dans le septum, les coordonnées stéréotaxiques sont les suivantes : AP=1; ML=1; V=-6 (les coordonnées AP et ML sont déterminées par rapport au bregma, la coordonnée V par rapport à la surface de l'os crânien au niveau du bregma. Dans cette condition, la canule présente un angle de 9 degrés par rapport à la verticale (dans le sens médio-latéral) afin d'éviter le sinus veineux médian.
Les effets thérapeutiques de l'administration de l'adénovirus selon l'invention ont été mis en évidence par trois types d'analyse : une analyse histologique et immunohistochimique, une analyse quantitative et une analyse comportementale.
Analyse histologique et immunohistochimique
La lésion mécanique du fimbria-fornix induit une perte de neurones cholinergiques (révélée en immunohistologie par un anticorps anti-choline acétyl transférase, ChAT) dans le septum médian, ainsi que la dénervation cholinergique dans l'hippocampe (détectée en histochimie par l'activité de l'acétyl choline estérase, AChE). L'analyse histologique des cerveaux injectés est réalisée 3 semaines après l'injection intracérébrale de l'adénovirus Ad-BDNF. Pour cela, les animaux sont sacrifiés, sous anesthésie, par perfusion intracardiaque de 4% paraformaldéhyde. Après prélèvement, post-fixation et cryoprotection, le cerveau est coupé au cryomat selon le plan coronal : des coupes sériées coronales de 30 μm d'épaisseur sont réalisées sur toute la longueur du septum médian et aux niveaux antérieur, médian et postérieur de l'hippocampe. Pour le septum médian, des coupes espacées de 180 μm (1 coupe sur 6) sont colorées au crésyl violet (pour évaluer la densité neuronale) et immunomarquées par un anticorps anti ChAT (Biochem) (pour identifier les neurones cholinergiques). La méthode immunohistochimique est celle de la streptavidine-biotine peroxydase révélée par la DAB. Pour l'hippocampe, des coupes espacées de 180 μm sont colorées selon la méthode histochimique pour l'AChE (acétyl choline estérase) afin de détecter l'innervation cholinergique. Les coupes sont montées sur lames de verre.
Analyse quantitative
Le nombre de neurones cholinergiques (ChAT positifs) dans le septum médian est le paramètre d'évaluation des effets de l'adénovirus Ad-BDNF. Le dénombrement est réalisé sur un échantillon (1 coupe sur 6 sur toute la longueur du septum médian). Pour chaque coupe, les neurones ChAT positifs sont dénombrés séparément des 2 cotés du septum. Les résultats cumulés pour toutes les coupes sont exprimés par le rapport du nombre de neurones ChAT positifs du coté lésé sur le nombre de neurones ChAT positifs du coté non lésé.
Analyse comportementale
Il est connu qu'une lésion bilatérale de la voie septo-hippocampique conduit à des déficits mnésiques. Afin d'évaluer les effets fonctionnels protecteurs d'une injection d'adénovirus Ad-BDNF sur ce type de lésion, les performances mnésiques des animaux sont analysées au cours de 2 tests comportementaux : le test de la piscine de Morris (mémoire de référence visuo-spatiale) et le test TMTT ("two-trials memory task"; "mémoire à court-terme d'un environnement nouveau"). Exemple 7 : Transfert in vivo du gène BDNF par un adénovirus recombinant à des rats présentant une lésion de la voie nigro-striée
Cet exemple décrit le transfert du gène BDNF in vivo au moyen d'un vecteur adénoviral selon l'invention. Il montre sur un modèle animal de la lésion de la voie nigro-striée, que les vecteurs de l'invention permettent d'induire l'expression in vivo de quantités thérapeutiques de BDNF.
Sur des rats préalablement anesthésiés, la voie nigro-striée a été lésée au niveau du faisceau mésencéphalique médian (MFB) par injection de la toxine 6- hydroxy dopamine (6OH-DA). Cette lésion chimique par injection a été unilatérale, suivant les coordonnées stéréotaxiques suivantes : AP : 0 et -1; ML : +1,6; V : -8,6 et -9 (les coordonnées AP et ML sont déterminées par rapport au bregma, la coordonnée V par rapport à la dure-mère). La barre d'incisive est fixée au niveau +5 mm.
L'adénovirus recombinant BDNF a été injecté immédiatement après la lésion, dans la substance noire et le striatum, du coté de la lésion. Plus particulièrement, l'adénovirus injecté est l'adénovirus Ad-BDNF préparé dans l'exemple 4.1., utilisé sous forme purifiée (3,5 10" pfu/μl), dans une solution saline phosphate (PBS).
Les injections ont été réalisées à l'aide d'une canule (diamètre extérieur 280 μm) connectée à une pompe. La vitesse d'injection est fixée à 0,5 μl/min, après quoi, la canule reste en place pendant 4 minutes supplémentaires avant d'être remontée. Les volumes d'injection dans le striatum et la substance noire sont respectivement 2x3 μl et
2 μl. La concentration d'adénovirus injectée est de 3,5. 10°" pfu/μl.
Pour l'injection dans la substance noire, les coordonnées stéréotaxiques sont les suivantes : AP=-5,8; ML=+2; V=-7,5 (les coordonnées AP et ML sont déterminées par rapport au bregma, la coordonnée V par rapport à la dure-mère).
Pour les injections dans le striatum, les coordonnées stéréotaxiques sont les suivantes : AP=+0,5 et -0,5; ML=3; V=-5,5 (les coordonnées AP et ML sont déterminées par rapport au bregma, la coordonnée V par rapport à la dure-mère).
Les effets thérapeutiques de l'administration de l'adénovirus selon l'invention ont été mis en évidence par trois types d'analyse : une analyse histologique et immunohistochimique, une analyse quantitative et une analyse comportementale. Analyse histologique et immunohistochimique
La lésion chimique de la voie nigro-striée induit une perte neuronale dans la substance noire ainsi que la dénervation dopaminergique dans le striatum (révélées en immunohistologie par un anticorps anti-tyrosine hydroxylase, TH). L'analyse histologique des cerveaux injectés est réalisée 3 semaines après l'injection intracérébrale de l'adénovirus Ad-BDNF dans les conditions décrites dans l'exemple 6. Les coupes sériées coronales de 30 μm d'épaisseur sont réalisées dans la substance noire et le striatum. Des coupes espacées de 180 μm (1 coupe sur 6) sont colorées au crésyl violet (pour évaluer la densité neuronale) et immunomarquées par un anticorps anti tyrosine hydroxylase (TH) (pour détecter les neurones dopaminergiques dans la substance noire et leur innervation dans le striatum).
Analyse quantitative
Le nombre de neurones dopaminergiques (TH positifs), dans la substance noire est le paramètre d'évaluation des effets de l'adénovirus Ad-BDNF. Le dénombrement est réalisé sur un échantillon (1 coupe sur 6 sur toute la longueur de la substance noire). Pour chaque coupe, les neurones TH positifs sont dénombrés séparément des 2 cotés de la substance noire. Les résultats cumulés pour toutes les coupes sont exprimés en proportion : nombre de neurones TH positifs du coté lésé par rapport au nombre de neurones TH positifs du coté non lésé.
Analyse comportementale
Afin d'évaluer les effets fonctionnels protecteurs d'une injection d'adénovirus
Ad-BDNF sur la lésion de la voie nigro-striée, les performances sensori-motrices des animaux sont analysées au cours de 2 tests comportementaux : le test de la rotation induite par des agonistes dopaminergiques (apomorphine, amphétamine et lévodopa), et le test de préhension ("paw-reaching").
Exemple 8 : Transfert in vivo du gène BDNF par un adénovirus recombinant à des rats présentant une lésion de la voie perforante
Cet exemple décrit le transfert du gène BDNF in vivo au moyen d'un vecteur adénoviral selon l'invention. Il montre sur un modèle animal de la lésion de la voie perforante, que les vecteurs de l'invention permettent d'induire l'expression in vivo de quantités thérapeutiques de BDNF. Sur des rats préalablement anesthésiés, la voie entorhino-hippocampique
(voie perforante) a été sectionnée unilatéralement à l'aide d'un couteau chirurgical. Les coordonnées stéréotaxiques utilisées à cet effet sont, par rapport au lambda : AP :
+0,75; ML : +4,1 à 6,6; V : -7,7 (coordonnée V déterminée par rapport à la dure- mère).
L'adénovirus recombinant BDNF est injecté immédiatement après la lésion, soit au niveau de la lésion, soit au niveau de l'hippocampe et du cortex entorhinal. Plus particulièrement, l'adénovirus injecté est l'adénovirus Ad-BDNF préparé dans l'exemple 4.1., utilisé sous forme purifiée (3,5 10^ pfu/μl), dans une solution saline phosphate (PBS).
Les injections ont été réalisées à l'aide d'une canule (diamètre extérieur 280 μm) connectée à une pompe. La vitesse d'injection est fixée à 0,5 μl/min, après quoi, la canule reste en place pendant 4 minutes supplémentaires avant d'être remontée. Les volumes d'injection dans l'hippocampe, le cortex entorhinal et le site de lésion de la voie perforante sont respectivement 3 μl, 2 μl et 2 μl. La concentration d'adénovirus injectée est de 3,5. 10^ pfu/μl.
Les effets thérapeutiques de l'administration de l'adénovirus selon l'invention peuvent être mis en évidence par une analyse comportementale dans les conditions de l'exemple 6.
LISTE DE SEOITENCES
( 1 ) INFORMATION GENERALE :
( i ) DEPOSANT :
(A) NOM: RHONE-POULENC RORER S.A.
(B) RUE: 20, avenue Raymond ARON
(C) VILLE: ANTONY (E) PAYS: FRANCE
(F) CODE POSTAL: 92165
(ii) TITRE DE L' INVENTION: Virus recombinants, préparation et utilisation en thérapie génique
(iii) NOMBRE DE SEQUENCES: 5
(iv) FORME LISIBLE PAR ORDINATEUR: (A) TYPE DE SUPPORT: Tape (B) ORDINATEUR: IBM PC compatible
(C) SYSTEME D' EXPLOITATION: PC-DOS/MS-DOS
(D) LOGICIEL: Patentin Release #1.0, Version #1.25 (OEB)
(2) INFORMATION POTTR T,A SEQ TD NO: 1 :
(i) CARACTERISTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 26 paires de bases
(B) TYPE: acide nucléique
(C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire
(ii) TYPE DE MOLECULE: ADNc (iii) HYPOTHETIQUE: NON (iii) ANTI-SENS: NON
(xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO: 1 : TTCATCGAAT TCCACCAGGT GAGAAG 26
(2) INFORMATION POUR LA SEQ TD NO: 2 :
(i) CARACTERISTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 25 paires de bases
(B) TYPE: acide nucléique
(C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire
(ii) TYPE DE MOLECULE: ADNc (iii) HYPOTHETIQUE: NON (iii) ANTI-SENS: NON
(xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO: 2: AATATAATCT AGACAACATA AATCC 25
( 2 ) INFORMATION POUR LA SEQ ID NO: 3:
(i) CARACTERISTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 22 paires de bases
(B) TYPE: acide nucléique (C) NOMBRE DE BRINS: simple (D) CONFIGURATION: linéaire
(ii) TYPE DE MOLECULE: ADNc (iii) HYPOTHETIQUE: NON (iii) ANTI-SENS: NON
(xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO: 3: TAGCTTCATC GATTTCCACC AG 22 ( 2 ) INFORMATION POUR LA SEQ ID NO: 4:
(i) CARACTERISTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 25 paires de bases
(B) TYPE: acide nucléique (C) NOMBRE DE BRINS: simple
(D) CONFIGURATION: linéaire
(ii) TYPE DE MOLECULE: ADNc (iii) HYPOTHETIQUE: NON (iii) ANTI-SENS: NON
(xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO: 4: AATATAATCT AGACAACATA AATCC 25 ( 2 ) INFORMATION POUR LA SEQ ID NO: :
(i) CARACTERISTIQUES DE LA SEQUENCE:
(A) LONGUEUR: 30 paires de bases
(B) TYPE: acide nucléique (C) NOMBRE DE BRINS: double
(D) CONFIGURATION: linéaire
(ii) TYPE DE MOLECULE: ADNc (iii) HYPOTHETIQUE: NON (iii) ANTI-SENS: NON
(xi) DESCRIPTION DE LA SEQUENCE: SEQ ID NO: 5:
AGA GGC GAC TAC AAG GAC GAC GAT GAC TAG 30 Arg Gly Asp Tyr Lys Asp Asp Asp Asp *** 1 5

Claims

REVENDICATIONS
1. Adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) ou un dérivé de celui-ci.
2. Adénovirus selon la revendication 1 caractérisé en ce que la séquence d'ADN code pour le prépro-BDNF.
3. Adénovirus selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la séquence d'ADN est une séquence d'ADNc.
4. Adénovirus selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la séquence d'ADN est une séquence d'ADNg.
5. Adénovirus selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la séquence d'ADN code pour le prépro-BDNF humain.
6. Adénovirus selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la séquence d'ADN est placée sous le contrôle de signaux permettant son expression dans les cellules nerveuses.
7. Adénovirus selon la revendication 6 caractérisé en ce que les signaux d'expression sont choisis parmi les promoteurs viraux, de préférence parmi les promoteurs E1A, MLP, CMV et LTR-RSV.
8. Adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADNc codant pour le prépro-BDNF humain sous le contrôle du promoteur LTR-RSV.
9. Adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADNg codant pour le prépro-BDNF humain sous le contrôle du promoteur LTR-RSV.
10. Adénovirus recombinant défectif comprenant une séquence d'ADN codant pour le facteur neurotrophique dérivé du cerveau humain (hBDNF) ou un dérivé de celui-ci sous le contrôle d'un promoteur permettant une expression majoritaire dans les cellules nerveuses.
11. Adénovirus recombinant défectif selon la revendication 10 caractérisé en ce que le promoteur est choisi parmi le promoteur de l'énolase neurone spécifique et le promoteur de la GFAP.
12. Adénovirus selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'il est dépourvu des régions de son génome qui sont nécessaires à sa réplication dans la cellule cible.
13. Adénovirus selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comprend les ITR et une séquence permettant l'encapsidation, et dans lequel le gène El et au moins un des gènes E2, E4, L1-L5 sont non fonctionnels.
14. Adénovirus selon la revendication 12 ou 13 caractérisé en ce qu'il sagit d'un adénovirus humain de type Ad 2 ou Ad 5 ou canin de type CAV-2.
15. Utilisation d'un adénovirus selon l'une des revendications 1 à 14 pour la préparation d'une composition pharmaceutique destinée au traitement et/ou à la prévention des maladies neurodégénératives.
16. Utilisation selon la revendication 15 pour la préparation d'une composition pharmaceutique destinée au traitement et/ou à la prévention de la maladie de Parkinson, d'Alzheimer, de Huntington ou de l'ALS.
17. Composition pharmaceutique comprenant un ou plusieurs adénovirus recombinants défectifs selon l'une des revendications 1 à 14.
18. Composition pharmaceutique selon la revendication 17 caractérisée en ce qu'elle est sous forme injectable.
19. Composition pharmaceutique selon la revendication 17 ou 18 caractérisée en ce qu'elle comprend entre 104 et 1014 pfu/ml, et de préférence 106 à 1010 pfu/ml adénovirus recombinants défectifs.
20. Cellule de mammifère infectée par un ou plusieurs adénovirus recombinants défectifs selon l'une des revendications 1 à 14.
21. Cellule selon la revendication 20 caractérisée en ce qu'il s'agit d'une cellule humaine.
22. Cellule selon la revendication 20 caractérisée en ce qu'il s'agit d'une cellule humaine de type fibroblaste, myoblaste, hépatocyte, cellule endothéliale, cellule gliale ou kératynocyte.
23. Implant comprenant des cellules infectées selon les revendications 20 à 22 et une matrice extracellulaire.
24. Implant selon la revendication 23 caractérisé en ce que la matrice extracellulaire comprend un composé gélifiant choisi de préférence parmi le collagène, la gélatine, les glucosaminoglycans, la fibronectine et les lectines.
25. Implant selon les revendications 23 ou 24 caractérisé en ce que la matrice extracellulaire comprend également un support permettant l'ancrage des cellules infectées.
26. Implant selon la revendication 25 caractérisé en ce que le support est constitué préférentiellement par des fibres de polytétrafluoroéthylène.
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