WO2020229300A1 - Method for measuring and targeting an oxidative phosphorylation metabolism - Google Patents

Method for measuring and targeting an oxidative phosphorylation metabolism Download PDF

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WO2020229300A1
WO2020229300A1 PCT/EP2020/062717 EP2020062717W WO2020229300A1 WO 2020229300 A1 WO2020229300 A1 WO 2020229300A1 EP 2020062717 W EP2020062717 W EP 2020062717W WO 2020229300 A1 WO2020229300 A1 WO 2020229300A1
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cells
cell
cancer
oxphos
metabolism
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PCT/EP2020/062717
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Emmanuel GRIESSINGER
Milena GRIESSINGER
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Griessinger Emmanuel
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    • G01N2800/7071Carbohydrate metabolism, e.g. glycolysis, gluconeogenesis

Definitions

  • the present invention provides a novel method for detecting cellular energy metabolism by measuring cold sensitivity of cells relying on oxidative phosphorylation compared to cells using glycolysis to produce their energy.
  • the present invention provides a new method which makes it possible to simultaneously distinguish whether a mammalian cell has an OxPhos or glycolytic metabolism, to measure the amplitude of F OxPhos and to kill said cells using F OxPhos.
  • the method of the present invention can be used at the single cell level, is unaffected by cell density, and can be implemented in many existing measuring devices to provide new metabolic information not obvious to those skilled in the art.
  • the method makes it possible to determine the metabolic stability of a cell line or to demonstrate a possible deviation over time from the original cell.
  • the present invention makes it possible to identify a new treatment interfering with the OxPhos metabolism and possibly being synergistic when it is combined with the current treatment given in the first line to treat such or such cancer.
  • the present invention makes it possible to specifically kill OxPhos cells while sparing glycolytic cells, this approach can be used as an enrichment / purification method to treat a sample composed of a mixture of cells with different energy metabolisms.
  • the invention relates to the establishment of a low temperature cell test and method for determining whether a cell uses oxidative phosphorylation (OxPhos) or glycolysis for its energy production, the low temperature sensitivity being. indicative of OxPhos metabolism (FIGURE 1).
  • OxPhos oxidative phosphorylation
  • FIG. 1 indicative of OxPhos metabolism
  • Low temperature means thermal energy below a physiological thermal energy level.
  • the temperature is in the range of non-cryogenic storage temperatures, with cooling between 2 and 10 degrees Celsius.
  • the present invention relates to a method allowing the qualitative and quantitative detection of the energy metabolism used by the cell (s) tested.
  • the present invention relates to a method for high throughput screening of compounds capable of influencing this metabolism.
  • the present invention relates to a method for identifying adjuvant compounds capable of interfering with the metabolic state of cancer cells to improve the therapeutic efficacy of conventional chemotherapeutic treatment.
  • the step of measuring cell sensitivity to low temperature is performed by measuring cell viability.
  • the measurement can be single or intermittent or continuous over time, it can be expressed as a variation in cell viability relative to a control sample described here.
  • the OxPhos metabolism of a cell sample tested is demonstrated by measuring a loss of viability over a period of time of exposure to the low temperature compared to a control sample described here.
  • the measurement of the loss of 20 to 30% of cell viability relative to a control sample is carried out during the first 48 hours (h) of exposure to the low temperature.
  • the method can comprise maintaining the tested cell sample at a constant or variable low temperature (s).
  • the invention relates to a method of classifying the level of OxPhos metabolism of one or more cells by comparison with an appropriate control consisting of either to control cells tested in parallel, or to a control value stored in a database. As shown in FIGURE 2, different controls are suitable such as:
  • the control sample can also consist of cells showing a comparable differentiation profile but from a healthy patient, e.g. normal B cells might be an appropriate control if the cell sample tested is a B cell leukemia sample.
  • the invention also relates to a method using sensitivity to low temperature to develop methods of identifying compounds which affect the mitochondrial cellular metabolism of cells, for example compounds which affect the metabolism of cancer cells, with the examination of a relevant biomarker, such as sensitivity to low temperatures, related to OxPhos.
  • the invention also relates to a method of screening for antidiabetic agents modifying cellular mitochondrial metabolism, e.g. agents targeting respiratory chain complexes, e.g. agents capable of treating type 2 diabetes, e.g. agents with activity similar to metformin and thiazolidinediones.
  • An object of the present invention is to provide a practical screening system for obtaining a substance useful as an agent for treating a metabolic disease including cancer (in particular an agent capable of sensitizing cancer cells by influencing their metabolism. OxPhos) and diabetes (particularly an agent capable of controlling blood sugar levels).
  • the invention relates to an in vitro method of evaluating the effectiveness of a treatment modifying the cellular mitochondrial metabolism.
  • the method provides a novel way to longitudinally monitor the metabolic state of a mammalian cell in a standard manner, for example, to monitor in vitro the metabolic state of the primary cancer cells of a patient during the evolution of his illness.
  • the method provides a new way of monitoring an immortalized cancer cell line to monitor its metabolic stability or its deviation over time.
  • the invention relates to a method for in vitro measurement of OxPhos or of the glycolysis of normal cells or of cancer cells in a cellular biological sample.
  • the invention relates to an in vitro method of evaluating the effectiveness of a treatment supposed to modify the cellular mitochondrial metabolism.
  • the present invention comprises the step of measuring the sensitivity to cold of a sample of cancer cells obtained from a patient, and relates to an in vitro method for diagnosing or prognosing the pathology of said patient.
  • the invention also relates to an in vitro method of monitoring a patient for his resistance to drugs, for example chemoresistance. Therefore, the invention can be used to predict and to anticipate the therapeutic response of a patient with cancer, to receive therapy known to be influenced by the energy metabolism of the patient's cancer cells.
  • the invention also relates to a method of identifying patients suffering from cancer, likely to respond to a candidate agent modifying cellular mitochondrial energy metabolism, eg. to select patients who might benefit from a particular treatment or clinical trial using a therapeutic agent targeting OxPhos.
  • the invention relates to a method for enriching and / or purifying cells according to their energy metabolic profile in a sample composed of a mixture of cells with different energy metabolisms, for example by increasing the percentage of cells glycosolytics and decreasing the percentage of OxPhos cells after incubation at low temperature for an appropriate period of time.
  • the invention relates to an in vitro method for eliminating, within a population of mammalian cells, the cells which follow the OxPhos metabolic pathway, by subjecting the population of cells to a temperature of between 2 and 10 ° C. .
  • FIG. 1 Cells whose energy metabolism relies on mitochondrial oxidative phosphorylation (OxPhos) are more sensitive to low temperature exposure than cells which depend on glycolysis. Dead cells (closed circles) appear faster and accumulate with a greater amplitude in the OxPhos cell population (double lines) compared to glyco lytic cells (single lines).
  • OxPhos mitochondrial oxidative phosphorylation
  • An appropriate control cell biological sample can be composed of the same cells as those of the tested cell sample but which does not follow the 4 degree Celsius low temperature survival test, and can be maintained under optimal survival conditions e.g. at 37 degrees Celsius (a).
  • a suitable control cell biological sample can be other cells that follow the 4 degree Celsius low temperature survival test, but with known glycolytic metabolism and resistant to cold exposure (b).
  • a suitable control cell biological sample can be another population of cells within the cell samples tested with a distinct differentiation profile, but with known glycolytic metabolism and resistant to cold exposure (c).
  • a suitable control can be a baseline obtained from the average responses of a large number of control cell samples tested. previously under the same conditions (d).
  • the sensitivity of the tested cell sample demonstrated by the low temperature survival test at 4 degrees Celsius may be either more sensitive (dotted rectangle) indicative of an OxPhos metabolism or less or equally sensitive (rectangle linear) indicating glycol lytic metabolism.
  • FIG. 3 A high throughput screening approach for chemical compound libraries to identify compounds for inhibiting or increasing oxidative phosphorylation. Schematic of the 5-step screening design consisting of (i) providing one or more samples of test cells and control cells; (ii) put them in contact with several doses of the library of compounds and incubate at 37 degrees Celsius for a sufficient time determined by a positive control.
  • an additional step determining the median toxic dose (TD50) and the median inhibitory concentration (IC50) is a mandatory step in order to censor the false positive conditions increasing cell death without increasing 1 OxPhos; (iii) measuring the viability of the cellular biological sample 6 to 36 hours after incubation at 4 degrees Celsius; (iv) compare the cold sensitivity of the test cell sample with or without incubation with the test compounds; (v) selecting a test compound for which a decrease or an increase in cold sensitivity of the cellular biological sample indicates that the test compound is likely to decrease or increase OxPhos respectively.
  • TD50 median toxic dose
  • IC50 median inhibitory concentration
  • FIG. 4 A method of identifying an agent influencing OxPhos having an additive or synergistic effect with conventional chemotherapy for the treatment of cancer.
  • the method comprises two parts, the first part consisting of steps i) to v) described in FIGURE 3 consisting of screening it using the low temperature survival test at 4 degrees Celsius and leading to a selection of anti-OxPhos candidates.
  • the second part of the method consists of a combinatorial study and a selectivity analysis to determine whether these anti-OxPhos candidates could improve the standard anti-cancer treatment of specific cancer.
  • FIG. 5 Experimental distinction between glycolytic leukemia cells and OxPhos.
  • AML cells based on the energy metabolism of glycolysis (HL-60, KG-1, NB-4 and U937) have faster glucose consumption and lactate production kinetics compared to AML cells based on energy metabolism from OxPhos.
  • FIG. 6 Human acute myeloid leukemia (AML) using OxPhos may increase their glycolysis, AML already glycolytic cannot.
  • the glycolytic cells (filled histograms) and OxPhos (squared histograms) were cultured at different concentrations of oxygen 20-3-1% 02 for 72 h then the concentrations of glucose (upper histograms) and lactate (lower histograms) were determined in the different conditioned media and analyzed using the YSI2950 metabolite analyzer.
  • the data show that OxPhos cells sequentially increase their glucose consumption and lactate release at 3 and 1% O2 versus 20% O2 while the glycolytic cells are not impacted.
  • FIG. 7 Cold exposure distinguishes human acute myeloid leukemia (AML) cells using OxPhos or glycolysis.
  • B: Average time in hours observed for the 25% loss of cell viability at low temperature for the indicated AML (n 3 to 5).
  • FIG. 8 Resistance to the 4 degree Celsius low temperature survival test is indicative of a persistent glycolytic energy metabolism independent of mitochondrial metabolism.
  • C The images show for similar cell densities, at 72 hours, the color of phenol red dependent on the acidification of the medium for cells cultured without (top) or with (bottom) 0.1 mM of rotenone for 72 h.
  • D Lactate concentrations of conditioned media of OxPhos cells and glycolytic cells evaluated by the YSI 2950 chemistry analyzer. The Mann-Whitney unpaired test was applied to compare the condition with or without rotenone. * p ⁇ 0.05.
  • E The flowchart illustrates the experimental procedure for F. The OxPhos THP-1 cells were treated for 0.16 or 24 or 72 hours at 37 ° C with rotenone and then subjected to the low temperature survival test for 24 hours. F: Only a prolonged inhibition of mitochondrial metabolism is able to block the sensitivity of THP-1.
  • OxPhos cells sensitive to the low temperature survival test are also sensitive to inhibition of the cholesterol synthesis pathway.
  • FIG. 10 The low temperature survival test enriches glycolytic cells and reduces OxPhos cells from a cell mixture.
  • A The flowchart illustrates the experimental procedure for B. OxPhos and glycolytic LAM cells were mixed at T0 at the initial ratio of 1: 1 (50% 50%). To distinguish each cell type, OxPhos cells were labeled with the non-diffusible cell proliferation dye eFluor 670 before mixing the two populations. Then the cell mixture was incubated at 4 degrees Celsius for 24 hours and then labeled with propidium iodide before the FACS analysis.
  • B Glycolytic NB-4 cells were mixed with THP-1 OxPhos cells (left panel group) or with Kasumi-1 OxPhos (right panel group).
  • the inventors have demonstrated the causal correlation between energy metabolism and the survival of a cell subjected to a low temperature.
  • Cells with cellular energy metabolism based on oxidative phosphorylation mitochondrial die after a few hours of incubation at low temperature.
  • cells with cellular energy metabolism based on glycolysis have a much higher viability, or are not impacted when they are placed under the same conditions.
  • mitochondria oxidative phosphorylation and “mitochondrial metabolism” and “oxidative phosphorylation” and “OxPhos metabolism” and “OxPhos” are equivalent terms.
  • OxPhos refers to the system that provides cellular energy through mitochondria. It is the last stage of cellular respiration consisting of four stages and in which only the first stage occurs in the cytoplasm, while the next three stages occur in and require the mitochondria. The first step in cellular respiration is glycolysis ending with the production of 2 molecules of pyruvic acid. The second stage consists of the formation of 2 molecules of acetyl-coenzyme A.
  • this acetyl-coenzyme A is further degraded (catabolism) during eight stages of enzymatic reactions of the Krebs cycle, also called the cycle of tricarboxylic acid.
  • the gain in steps two and three is the production of high energy compounds, through the reduction of coenzymes.
  • 8 Nicotinamide adenine dinucleotides (NAD) are transformed into 8 NADH and 2 flavin adenine dinucleotides (F AD) are transformed into 2 FADH2.
  • the fourth and final step is oxidative phosphorylation by itself. This step couples the oxidation of these coenzymes with the phosphorylation of adenosine diphosphate (ADP) to adenosine triphosphate (ATP).
  • ADP adenosine diphosphate
  • ATP adenosine triphosphate
  • the electron transport chain creates a proton chemiosmotic potential and consists of a gradient of protons across the inner mitochondrial membrane by oxidizing the above coenzymes in the Krebs cycle step. This process regenerates the reduced coenzymes to an oxidized state allowing them to be reused in steps 2 and 3 described above.
  • the term "anaerobic glycolysis” or simply “glycolysis” refers to the process taking place without the consumption of oxygen leading to the degradation of the oxygen. glucose sugar.
  • the breakdown of glucose provides energy coupled with the production of GATR.
  • sugar catabolized it is only partially broken down and one of its byproducts which is lactic acid.
  • Glycolysis occurs in the cytoplasm independently of the mitochondria.
  • the Warburg effect consists of an increase in the conversion of glucose to lactate.
  • Otto Heinrich Warburg in 1924 observed this phenomenon in tumor cells, even in the presence of normal oxygen levels. Cancer cells show an increased dependence on glycolysis to meet their energy needs, whether they are well oxygenated or not.
  • Glycolysis is less efficient than oxidative phosphorylation because 19 times less ATP is generated per unit of glucose metabolized. Therefore, a higher rate of glucose uptake is required and is observed to meet the same energy needs for cells relying only on glycolysis. Aerobic glycolysis supports various pathways of cancer biosynthesis. The PI3K pathway via AKT1 and mTOR signaling is a major determinant of the glycolytic phenotype (DeBerardinis et al. 2008).
  • sensitivity can be defined as a significant and measurable modification of the homeostatic parameters comparing the tested cell sample to the control cell sample or "control" defined here.
  • cell viability or “sample viability” or “cell population survival rate” as used herein can be defined as the number or percentage of cells which are not dead and not distressed in the cell sample tested by the present invention. Measurements of viability can be made by measuring viable cells or by subtracting the measurement of dead cells from the total number of cells. Therefore, the term “viability” used herein refers to the number of total cells tested minus the number of cells undergoing any kind of cell death. In addition, all stages of cell death, individually or at once, can be detected and used to determine viability in the method of the present invention.
  • the sample of cells tested or “sample” or “biological sample” is used interchangeably herein and refers to a cell sample from either a subject, preferably a patient, or from a cell line derived from collections of immortalized cell lines bank.
  • the cellular biological sample can be either of primary origin, which should be understood as originating directly from the patient or of secondary origin.
  • the present invention can be tested with any biological tissue.
  • Such cellular biological samples include, but are not limited to, blood, bone marrow aspirates, tumor biopsies, leukapheresis.
  • one or more genes in the sample is / are genetically altered qualitatively or quantitatively, e.g. by downregulation or overexpression of certain genes.
  • the cellular biological sample is genetically engineered to suppress expression of one or more genes.
  • the sample is genetically engineered to express a mutated form of a gene protein, e.g. an enzyme.
  • the sample is genetically engineered to express a detectable fluorescent label or a luminescent label.
  • the genetically modified sample is injected into an immunodeficient recipient mouse for research.
  • the term "patient” refers to a human or other mammalian subject (eg, primate, dog, cat, goat, horse, pig, mouse, rat, rabbit) which may be. affected by a metabolic disorder or cancer.
  • the cancer could be a solid tumor or leukemia.
  • the cancer could be, for example, and not limited to, acute lymphoblastic leukemia (ALL); Acute myeloid leukemia (AML); Adrenocortical carcinoma; Lymphoma related to AIDS; Anal cancer; Astrocytoma; Atypical teratoid / rhabdoid tumor; Basal cell carcinoma of the skin; Cancer of the biliary tract; Bladder cancer; Bone cancer; Breast cancer; Bronchial tumors; Burkitt's lymphoma; Carcinoid tumor; Cardiac tumors; Cancer of the cervix Cholangiocarcinoma; Chordoma; Chronic eosinophilic leukemia; Chronic neutrophilic leukemia; Chronic lymphocytic leukemia (CLL); Chronic myelogenous leukemia (CML); Chronic myeloproliferative neoplasms; Colorectal cancer; Craniopharyngioma; Cutaneous T cell lymphoma; Diffuse large B-cell lymphom
  • said patient relapses from a previous medical condition, e.g. a myelodysplastic syndrome, and said patient has different leukemia at relapse, e.g. acute myeloid leukemia.
  • treatment should be understood as an act performed on a patient reducing or mitigating at least one side effect or symptom associated with the medical condition of said patient suffering from a metabolic disorder including diabetes and diabetes. Cancer.
  • treatment also includes a new adjuvant therapy improving the current average efficiency of standard care according to the most recent landmark publication reporting the results of standard care treatment on a cohort of patients.
  • the sample of cells tested by the method of the present invention can come from a patient suffering from cancer, in particular from a patient suffering from leukemia. Said patient may be at different stages of the disease or at different stages of clinical care, e.g. at diagnosis or defined remission phase e.g. by the return to a normal blood cell formula or the disappearance of abundant abnormal cell types.
  • a cellular biological sample is taken from said patient at the relapse phase of the disease.
  • a cellular biological sample is from a patient who has participated in a clinical trial.
  • the cell biological sample tested may have been exposed to known methods of treating cancer, including leukemia, for example, and may be treated with chemotherapy or radiation or with cytokines and drugs. growth factors for supportive therapy or with inhibitors targeting kinases.
  • Cell samples tested by the method described here may also have been pre-exposed to pharmacologically active agents, for example, but not limited to the following agents: AMD3100, abarelix, aldesleukin, alemtuzumab, alitretinoin, allopurinol, altretamine, anastrozole, arnifostine , arsenic trioxide, asparaginase, azacitidin, bethamethasone, bevacizumab, bexarotene, bleomycin, bortezomib, busulfan, calusterone, capecitabine, carboplatin, carmustine, CD44 agonism, cetuximab, chlorambucil, cisplatin, cladabospinazin, cytarofibazin, cytarofarabazin, cytarofarabine dactinomycin, sodium dalteparin, dasatinib, daunorubicin
  • Low temperature survival test "cold exposure”, “cold challenge”, “4 degree Celsius low temperature survival test” are used interchangeably here and relate to sample incubation of Cells tested at a cooling temperature excluding freezing temperatures, and including all aspects and embodiments described herein.
  • temperature is defined as a level of thermal energy expressed in degrees Celsius.
  • Low temperature means lower than a physiological thermal energy level, at least 10 degrees Celsius lower or at least 20 degrees Celsius lower or at least 30 degrees Celsius lower than the reference physiological mean internal temperature of the specimen of which comes from the cellular biological sample. The physiological reference of 37 degrees Celsius is heard if the cell sample is from a human specimen.
  • the temperature is in the range of cooling preservation temperatures between 2 and 10 degrees Celsius.
  • the term “low temperature” is also intended to mean “cooling preservation conditions”.
  • the invention relates to cells of homeothermic mammals and is unrelated to cells of non-homeothermic mammalian species and possibly heterothermic such as e.g. the arctic ground squirrel, Spermophilus parryii or the duck-billed platypus Ornithorhynchus anatinus.
  • Terms such as “compound”, “candidate compound”, “candidate agent”, “candidate bioactive agent” or grammatical equivalents herein refer to any molecule, e.g. proteins (i.e., peptides and polypeptides), polysaccharides, small organic or inorganic molecules or polynucleotides.
  • the candidate agent is small in size with a molecular weight of less than 3000 Daltons.
  • the inventors have identified a new, non-obvious method to determine whether a cell uses an oxidative phosphorylation metabolism (OxPhos) or a glyco lytic metabolism (GLYCO).
  • OxPhos oxidative phosphorylation metabolism
  • GLYCO glyco lytic metabolism
  • the invention relates to an in vitro method for determining the metabolic pathway followed by a population of mammalian cells to generate ATP, the method comprising measuring the survival rate of the population of cells when subjected to a temperature between 2 and 10 ° C, a high survival rate being associated with the glycolysis pathway and a low survival rate being associated with the oxidative phosphorylation pathway (OxPhos pathway).
  • exposure to the low temperature has no effect on the cell or cells tested.
  • the cell or cells tested is or are sensitive to exposure to the low temperature.
  • test cell or cells is or are sensitive to exposure to low temperature due to its or their OxPhos energy metabolism (FIGURE 1).
  • the cell or cells tested is or are insensitive to low temperature exposure due to its or their glyco lytic energy metabolism (FIGURE 1).
  • the method includes maintaining the tested cell sample at low temperature over a period of time.
  • the method can include maintaining the tested cell sample over a period of time at a constant or variable low temperature.
  • the set low temperature can be 10 ° C or less, 9 ° C or less, 8 ° C or less, 7 ° C or less, 6 ° C or less, 5 ° C or less, 4 ° C or less, 3 ° C or less, 2 ° C and not lower.
  • the temperature applied is between 3 ° C and 5 ° C inclusive.
  • the cell population is subjected to a temperature of about 4 ° C.
  • the OxPhos energy metabolism of the cells tested is modified by methods well known in the art (for example pharmacologically or genetically) and results in a modification of their sensitivity to exposure to low temperature. compared to unmodified cells.
  • the OxPhos energy metabolism of the cells tested is modified with a different amplitude, which leads to a different amplitude of sensitivity of the exposure to the low temperature compared to the unmodified cells.
  • a linear or non-linear regression between the amplitude of the energy metabolism of OxPhos and the amplitude of the sensitivity to exposure to low temperature is established and makes it possible to establish a standard curve.
  • said sensitivity is demonstrated by measuring cell viability.
  • the method of the invention measuring OxPhos comprises the step of monitoring the sensitivity of the exposure to low temperature through the measurement of the variation in cell viability.
  • the change in cell viability measured during or after exposure to the low temperature is a reduction in viability.
  • the reduction in viability should be understood here as a loss in viability compared to the viability of the control.
  • OxPhos metabolism revealed by sensitivity to low temperature may be admitted for loss of viability of 5% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, 25% or more, 30% or more, 35 % or more, 40% or more, 45% or more, 50% or more, 55% or more, 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more by compared to a control cell sample.
  • the measurement of at least 20% to 30% variation in cell viability, relative to a control cell sample is a marker of OxPhos metabolism.
  • the variation in cell viability can be determined after 5 hours (h), after 8 h, after 16 h, 24 h, 32 h, 40 h, 48 h, 72 h, or 96 h of incubation at low temperature of the tested cell sample.
  • the measurement of the survival rate is carried out within 48 hours.
  • the measurement of at least 20% to 30% variation in cell viability should be carried out during the first 36 hours of exposure to a constant low temperature of between 3 and 5 degrees Celsius.
  • the approach to estimate the loss of cell viability can be carried out while maintaining the cell sample at low temperature if the approach and the chosen reading parameter (s) are compatible with the low temperature.
  • the tested cell sample can be transferred after exposure to cold at a permissive conventional temperature, for example 37 degrees Celsius to perform the chosen viability test, for example and not limited to, a colorimetric test of an enzyme involved in cell viability.
  • the invention relates to a method for classifying the level of OxPhos metabolism of one or more cells.
  • the level of OxPhos metabolism is established by comparing the tested cell sample response determined by the method of the invention, with a response standard curve generated with multiple control cell samples.
  • the loss of viability is normalized relative to a control cell sample.
  • the control cell sample can be:
  • the control cell sample can also consist of cells showing a comparable differentiation profile but from a healthy patient, e.g. normal B cells could be an appropriate control if the cell sample tested is a B cell leukemia sample or for example a myeloblast or monocyte could be an appropriate control cell sample for myeloid leukemia.
  • healthy cells exhibiting the same extracellular markers could be used as an appropriate control for example normal CD45 + CD34 + cells from a healthy individual without pathology could compose the appropriate control cell sample for the sample tested for acute myeloid leukemia compound of CD34 + cells.
  • IHC immunohistochemistry
  • control cell sample is measured at the same time as the samples the tested cell sample.
  • the only parameter change between the cell samples subjected to cold and the control cell samples should be the temperature difference.
  • the control cell sample must be maintained in the same medium, at the same cell density, in the same plastic culture system, with the same pressure and gas atmosphere.
  • the viability tests applied can measure morphological parameters such as the loss of impermeability of cell or organelle membranes.
  • the loss of viability induced by the low temperature survival test can be quantified by measuring cellular biological parameters such as the loss of impermeability of cell membranes or that of organelles.
  • Imaging could be done by microscopy. The microscopy could be carried out on living cells or after fixation, for example during an incubation period with a solution containing paraformaldehyde.
  • An immunohistochemistry (IHC) method could be used for imaging in the context of a solid tumor.
  • the IHC specifically provides a method of in situ detection of one or more markers in a tissue sample. The overall cellular organization of the tissue sample is maintained during the IHC allowing identification of the tumor and non-tumor area.
  • a cell sample is fixed with formalin, embedded in paraffin, and cut into sections for staining and subsequent inspection by light microscopy.
  • the appropriate staining procedure to choose to distinguish CKC-induced living / dead cells cannot be affected by the fixation step or must be performed before the fixation step.
  • Living cell imaging may be a preferred approach using known simultaneous imaging systems including, for example and without limitation, the EVOS TM FLoid TM Cell Imaging Station - Thermo Fisher Scientific, the InCellis cell imager - Bertin Instruments, the BioStation IM-Q - NIKON, the Cytation 5 - BioTek Instruments or the Incucyte - Sartorious.
  • high throughput cell imaging or HCS (high density) cell screening systems could be used such as Opera, Operetta - PerkinElmer, Celllnsight CX7 - Thermo Scientific.
  • flow cytometry systems could be chosen such as FACSCalibur FACSCanto Fortessa - BD Biosciences, or MACSQuant® - Miltenyi Biotec or FlowSight® Imaging Flow Cytometer - MilliporeSigma.
  • automated cell counters capable of measuring viability and average cell size could be used such as Countess II -ThermoFisher Scientific, Vi-CELL Cell Analyzer - Beckman Coulter or Muse TM Cell Analyzer - MilliporeSigma .
  • the invention provides a method, performed by a single analyzer, for determining the sensitivity to cold exposure of a cell sample.
  • the sensitivity to cold exposure of a cell sample is determined by more than one testing device.
  • the tested cells can be stained with a fluorescent dye prior to analysis.
  • cell viability reagents are used to measure the cold sensitivity of the cell sample being tested.
  • Cell viability reagents can be DNA stains impermeable to the cell membrane and / or a dye sensitive to mitochondrial metabolic activity and / or probes sensitive to mitochondrial potential. Alternatively, one skilled in the art will further choose a wide variety of distinct viability reagents.
  • cell-impermeable DNA stains can be used to determine the viability of the cell sample being tested, e.g. but not limited to, using PicoGreen® -Invitrogen; Helixyte Green (TM) -AAT Bioquest; 7-AAD (7-aminoactinomycin D); Propidium iodide; SYTOX® AADvanced TM, SYTOX® Blue, SYTOX® Orange, SYTOX® Red, SYTOX TM Green, Scientific ThermoFisher; DRAQ7 TM, BioLegend; Trypan Blue; DAPI (4 6-diamidino-2-phenylindole).
  • PicoGreen® -Invitrogen e.g. but not limited to, using PicoGreen® -Invitrogen; Helixyte Green (TM) -AAT Bioquest; 7-AAD (7-aminoactinomycin D); Propidium iodide; SYTOX® AADvance
  • the dye sensitive to mitochondrial metabolic activity can be used to determine the cold sensitivity of the cell sample tested, eg, but not limited to, Resazurin;
  • mitochondrial potential sensitive probes can be used to determine the cold sensitivity of the tested cell sample, e.g. but not limited to, TMRE (tetramethylrhodamine, ethyl ester, perchlorate), JC-1 (5,5 ', 6,6'-tetrachloro-1, r, 3,3'-tetraethylbenzimidazolyl-carbo-cyanine iodide) and JC- 9 (3,3'-dimethyl iodide - [: S-naphthoxazolium) MitoTracker Orange CMTMRos and MitoTracker Red CMXRos ThermoFisher scientific.
  • TMRE tetramethylrhodamine, ethyl ester, perchlorate
  • JC-1 5,5 ', 6,6'-tetrachloro-1, r, 3,3'-tetraethylbenzimidazolyl-carbo-
  • the reagent and the protocol chosen to measure cell viability are not used after the low temperature survival test but during the low temperature survival test, for example if a measurement continues "live. "is performed during the low temperature survival test using the device described above (eg Incucyte - Sartorious).
  • the cell samples tested can be directly isolated from the patients and then tested directly in vitro in the method described herein without prior culture or other manipulation.
  • a chemical modification could be applied to the cell sample comprising rinsing with an osmotic medium such as phosphate buffered saline or replacing the serum from the original cell sample with a culture centre.
  • an osmotic medium such as phosphate buffered saline
  • replacing the serum from the original cell sample with a culture centre the tested cell sample could also be manipulated in vitro and follow different possible procedures such as density gradient centrifugation, magnetic selection, cell sorting by flow cytometry.
  • the cell sample tested could be cells in suspension, or adherent cells.
  • the cell sample can be stored in a single sterile container such as culture flasks or petri dishes or multi-well cultures, 4-well, 6-well, 12-well, 24-well, 48-well, 96-well, 384- well, using a conventional method described.
  • the adherent cells can be maintained adherent both for the period of cold exposure and for the measurement of viability.
  • the adherent cells can be kept adherent for exposure to cold and then suspended by various methods well known in the art, for example after treatment with trypsin, before analysis of cell viability.
  • the adherent cells are suspended both for cold exposure and for cell viability analysis.
  • the cell sample may need to remain in culture in vitro for a short time, e.g. a few hours or for a longer period, eg. a few days or weeks before initiating the low temperature survival test.
  • a short time e.g. a few hours or for a longer period, eg. a few days or weeks.
  • Much research, including ours, has reported the benefit of culturing primary cancer cells with adherent feeder stromal cells. This procedure is called a co-culture.
  • the low temperature survival test is performed in coculture.
  • Suitable stromal cells are known to those skilled in the art.
  • the cells tested from the collected cell sample could be placed in an artificial culture medium used as standard in laboratories after centrifugation.
  • Said test cells can be placed in a medium such as e.g. BME; CMRL; Medium independent of C02; DMEM Media; Ham F-12 F-12 Nutrient Blend; Glasgow's Minimum Essential Medium (GMEM); Improved MEM; Iscove (IMDM); L-15 from Leibovitz; McCoy's 5 A; MCDB 131; Minimum Essential Media (MEM); Modified Eagle's Medium (MEM); The middle of Waymouth; Williams' Media E; Myelocult® Long-Term Culture Medium (StemCell Technologies), including solution Phosphate buffered saline (PBS).
  • a medium such as e.g. BME; CMRL; Medium independent of C02; DMEM Media; Ham F-12 F-12 Nutrient Blend; Glasgow's Minimum Essential Medium (GMEM); Improved MEM; Iscove (IMDM); L-15 from Leibovi
  • the medium may or may not be supplemented with phenol red and / or L-glutamine and / or HEPES buffer and / or sodium pyruvate and / or antibiotics or alternatively modified for example with different concentrations of glucose for example and not limited to 0 g / L of glucose or about 0.25 g / L or less or about 0.5 g / L or less or about 1 g / L or less or about 2 g / L or less or about 3 g / L or less or about 4 g / L or less or about 5 g / L or less or about 6 g / L or less.
  • the media are either serum-free or supplemented with a different percentage of one or more fetal calf, horse or human sera, or sera, typically with 5% or 10% or 15% or 20%. .
  • the cells tested can be encapsulated in three-dimensional (3D) semi-solid media by standard methods known in the art such as semi-solid media, e.g. methylcellulose, a Matrigel-based matrix, or an alginate-based hydrogel, semi-solid media formed from natural molecules and / or synthetic polymers such as fibronectin, type I, II, IV collagen , laminin.
  • semi-solid media e.g. methylcellulose, a Matrigel-based matrix, or an alginate-based hydrogel
  • semi-solid media formed from natural molecules and / or synthetic polymers such as fibronectin, type I, II, IV collagen , laminin.
  • the cell sample tested in semi-solid media may have been incubated under conventional culture conditions to form colonies prior to exposure to low temperature in one embodiment of the present invention.
  • the population of cells is a liquid cell suspension or a solid section of tissue.
  • the cell population is composed of cancer cells from a human patient.
  • the invention also relates to a method for determining the effect of a compound on the pathway followed by a population of mammalian cells to generate ATP, in which the compound is contacted with the population of cells and the method according to the invention described above is carried out.
  • the inventors have demonstrated the causal correlation between cellular energy metabolism and cell viability at low temperature.
  • Cells producing their energy through aerobic oxidative mitochondrial phosphorylation die after a few hours of incubation at low temperature.
  • cells relying on glycolysis either have a much higher viability or are not affected at all when placed under the same conditions.
  • the present invention is based, at least in part, on the development of methods of identifying compounds which affect energy metabolism, with examination of a relevant biological reading, e.g. sensitivity to cold exposure associated with OxPhos metabolism.
  • the invention provides methods for identifying a candidate compound for influencing cellular energy metabolism, e.g. a compound influencing OxPhos metabolism.
  • the present method is suitable for screening any library of candidate agents, including the wide variety of combinatorial chemistry libraries.
  • the present method is particularly suitable for an automated high throughput screening type cell assay.
  • the method comprises two steps.
  • the first part is the screening which identifies "hits” (eg, compounds that increase or decrease sensitivity to low temperature).
  • This first step consists of:
  • test cell sample and control cell sample comprising one or more cells, of mammalian origin, non-cancerous or cancerous, including leukemic, a homogeneous population of cells or a heterogeneous population of cells, e.g. . a heterogeneous population of cells composed of 10 different types of cells, e.g. mammalian blood, an immortalized cell line or primary cells directly isolated from a patient, which are directly tested by the method of the invention or which have been cultured in vitro for several days or weeks before the test;
  • test cell sample (ii) contacting the test cell sample with a test compound and maintaining treatment under conditions for a sufficient period of time determined by known control compounds, e.g. for one to three days at 37 degrees Celsius;
  • test cell sample (iii) measure the sensitivity of the test cell sample to cold exposure, e.g. cell viability measured 8 to 48 hours after incubation at 4 degrees Celsius;
  • test compound which modifies the sensitivity to cold exposure, such as a decrease in the cold sensitivity of the cell sample tested after step (iv) indicates that the test compound is likely to reduce OxPhos; such that an increase in the cold sensitivity of the cell sample tested after step (iv) indicates that the test compound is likely to increase OxPhos.
  • the cell sample tested depends largely on OxPhos metabolism and is sensitive to exposure to cold.
  • step (ii) consisting in contacting the sample tested with the candidate compounds is carried out with different doses of candidate compounds and the median toxic dose (TD50) and the median inhibitory concentration (IC50) are determined at the end of (ii) eg after the incubation period at 37 degrees Celsius.
  • TD50 median toxic dose
  • IC50 median inhibitory concentration
  • certain compounds or doses are excluded before proceeding to step (iii) or censored at the end of step (iii) (FIGURE 3). This is to greatly decrease false positive candidate compounds mistakenly assigned to increase OxPhos.
  • the decrease or increase in sensitivity to cold is understood to be compared to a control cell sample.
  • different controls may be suitable.
  • proper control is only control.
  • the appropriate controls are multiple controls.
  • a suitable control is the tested cell sample which has not been contacted with the test compounds.
  • the control is composed of the same cells as the test sample and is also contacted with the test compounds, but does not follow the low temperature survival test.
  • Positive and negative controls are also included in the method.
  • different doses of positive and negative control can be applied to the test cell sample to generate an increasing and decreasing cold sensitivity standard curve.
  • the second step of the method consists in confirming the impact of the selected compounds on OxPhos by a variety of techniques known in the art or described here. such as measuring oxygen consumption or quantifying GATR produced by OxPhos or comparing the proportion of ATP produced either by glycolysis or by OxPhos by the method disclosed in Moschoi et al. 2016.
  • the effectiveness of the candidate agent, or combined candidate agents can be compared to the effectiveness of an agent already known to interfere with cellular energy metabolism, for example an agent known to interfere with POxPhos.
  • the efficacy of the candidate agent, or the combined candidate agents can be compared to the standard curve generated with different positive and negative controls.
  • the candidate compounds are rinsed before proceeding with the low temperature survival test.
  • the compound is maintained during the low temperature survival test, however in this case further tests should rule out interference of said compound with the final technique of cold sensitivity measurement, for example verifying that the compounds do not alter the fluorescence of the cell if the final parameter is assessed by fluorescence flow cytometry technology.
  • the test sample can be contacted with a single candidate agent or with a combination of one or more candidate agents.
  • the test sample can be contacted with the different agents simultaneously or sequentially.
  • the test cell sample can also be contacted with an agent already known for the treatment of cancer stated above. high.
  • Candidate agents encompass many classes of chemicals.
  • the candidate agents are organic molecules, small in size, having a molecular weight less than 3000 Daltons.
  • Candidate agents often include cyclic or heterocyclic carbon structures or aromatic or polyaromatic structures.
  • Candidate bioactive agents are obtained from a wide variety of sources and will be appreciated by those skilled in the art, including libraries of natural compounds. In this way, libraries of prokaryotic and eukaryotic compounds can be prepared for screening. Other embodiments would instead use libraries of bacterial, fungal, viral and mammalian proteins (eg, human proteins). Other embodiments would instead use synthetic libraries. The present invention provides a quick and easy method for screening any library for candidate agents, including the wide variety of known combinatorial chemistry libraries.
  • the candidate agents are synthetic compounds.
  • a number of techniques are available for the random and direct synthesis of organic compounds and biomolecules, and include the expression of randomized oligonucleotides. See, e.g., WO 94/24314, specifically cited herein by reference, which describes methods for generating new compounds, including random chemical and enzymatic methods, e.g. candidate agents are synthesized from a series of substrates which can be chemically modified. "Chemically modified” herein includes traditional chemical reactions as well as enzymatic reactions.
  • These substrates generally include acids; alcohols; aldehydes; alkaloids; alkyl; amides; amine; amino acids; aryl; cyclic compounds; esters; ethers; compounds bearing heteroatoms; heterocyclic compounds; ketones; nucleosides; organometallic compounds; steroids; chemical reactions can be performed on the fragments to form new substrates or candidate agents which can then be tested using the present invention.
  • One of the advantages of the present method is that it is not necessary to characterize the candidate bioactive agents before the test. Only candidate agents influencing sensitivity to cold need to be identified.
  • candidate agents can be selected from among 22,021 Type II compounds found on the approved Food and Drug Administration list for the purpose of repositioning drugs already in use.
  • the method of the invention can be implemented on a high throughput semi-automated scale and can provide an innovative framework for a promising new agent with multiple uses in medicine and biotechnology.
  • the identified candidate compound inhibits one or more complexes of the mitochondrial respiratory chain.
  • the identified candidate compound inhibits one or more steps of the enzymatic cycle of tricarbocylic acid upstream of the electron transport chain. In one embodiment, the identified candidate compound inhibits the entry of the pyruvate transport shuttle into the mitochondria. [0127] 4. Method for identifying an agent influencing oxidative phosphorylation having an additive or synergistic effect with standard chemotherapy for the treatment of cancer.
  • the method can be used for screening agents exhibiting activity against OxPhos metabolism. Based on our current knowledge of the importance of OxPhos metabolism for cancer cells, the method identifies an agent to treat certain cancers and leukaemias (Coller 2014).
  • the identified candidate compounds influencing cellular energy metabolism e.g. influencing OxPhos metabolism, could be characterized to determine their effectiveness in improving the anti-cancer action of other agents already used routinely for the treatment of the cancer listed above.
  • the present invention relates to methods of screening compound libraries to obtain useful substances having sensitization action in cancer cells to their conventional treatment by influencing their OxPhos metabolism (FIGURE 4).
  • the method may comprise steps i) to v) described above relating to the procedure for screening candidate agent libraries to identify agents interfering with OxPhos metabolism.
  • the method further comprises the step of combinatorial analysis aimed at determining whether the selected agents decreasing F OxPhos can potentiate the effect of conventional treatments for a type of cancer, e.g. combined with standard chemotherapeutic agents presented here.
  • Mathematical equations or software dedicated to the analysis of drug combinations or to any other known method in order to provide proof of significant superiority over single agents, could be used for this purpose for example (Chou 2006, 2010). Further testing may further demonstrate the benefit of the combination therapy over the standard anti-cancer treatment, e.g.
  • the invention also relates to a method of identifying a suitable compound for the treatment or prevention of diabetes.
  • the bioactive agent identified by the method of this invention targets one or more complexes of the respiratory chain and has near or superior efficacy to metformin and thiazolidinediones used for the treatment of type 2 diabetes.
  • the method identifies an agent for treating metabolic disease, including cancer and diabetes.
  • the invention relates to an in vitro method for monitoring the energy metabolism of a mammalian cell line over time to confirm its maintenance or deviation from a previous time comprising the step of determining the time required for exposure to cold to lose a precise percentage of cell viability, compare said time with the value obtained previously under the same conditions and stored in a database.
  • This maintenance or deviation monitoring could be tested on mammalian cells, primary or immortalized cell lines. In the context of a cancer patient, said monitoring could interrogate the metabolic state during the disease for scientific purposes.
  • the immortalized cell line has been the standard cell model in biology for more than 5 decades which requires regulated tissue culture equipment, reagents and procedures. Quality control is important in all aspects of tissue culture to ensure the authenticity of the cell model used. In addition, quality controls, implemented as routine tests, are a compulsory practice to verify the accuracy of the results obtained and to guarantee their reproducibility.
  • the inventors have demonstrated that sensitivity to cold is an intrinsic characteristic of a cell which reflects its metabolic identity. The authors showed that each cell line has its own kinetics of cell death when exposed to 4 degrees Celsius in a way that correlates with its energy metabolic activity.
  • the invention relates to a method for monitoring the maintenance or deviation of the energy metabolism of an immortalized cell line maintained in culture or for standardizing a cell model used throughout the world.
  • the invention also relates to a method for monitoring the state of the energy metabolism of a cell sample over time.
  • the method consists of maintaining the tested cell sample at low temperature over a period of time by measuring the sensitivity of the cell to exposure to cold, e.g. by measuring the loss of cell viability by well known methods, to determine the percentage of cell viability after a specific period of cold exposure or to determine the time of cold exposure required to achieve a specific percentage of cell viability, to compare the values with the reference value obtained previously or with the reference cell sample.
  • control values come from a database listing the mean response value of the same cell line tested previously under the same conditions.
  • the cell lines tested by the method of this invention could be 1184; 1221; 1306; 1321N1; 142BR; 143B; 149BR; 153BR; 155BR; 161BR; 171BR; 174BR; 175BR; 180BR; 1BR.3.G; 1BR.3.GN; 1BR.3.N; 1BR3; 200D; 208F; 23CLN; 253D; 26 CB1; 293; 293 N3S; 3.354 SC5 / 8; 311; 31F4L; 33B; 3A under E; Clone 3T3 A31; 3T3 Ll; 3T3 Swiss Albino; 3T3; 3T3-MSV; 3T6-Swiss Albino; 4/4 RM-4; 416B; 45.6.
  • the blood sugar in the leukemic patient is normal before myeloablative treatment despite an exceptional tumor burden of immature cells with a completely different metabolism from a normal blood composition in a healthy individual.
  • Plasma blood is therefore not informative for various pathologies including cancer.
  • Cellular analysis is therefore necessary in oncology to determine the metabolism of cancer cells.
  • glycolytic or OxPhos metabolism of cancer cells is decisive for certain responses to cancer treatment. Since the method of the invention makes it possible to distinguish between glycolytic metabolism and OxPhos metabolism, the method of this invention would also make it possible to detect cancer cells resistant to standard therapy and to determine the magnitude of this resistance.
  • the invention also relates to a method for diagnosing cancer with a poor prognosis or for predicting treatment failure for a patient suffering from cancer, comprising the following step:
  • this in vitro method of diagnosis and prognosis in vitro comprises the step:
  • obtaining a cell sample from a patient eg, a blood sample, a biopsy and sometimes aspiration of bone marrow from a patient with cancer, including leukemia;
  • control sample can also be a cancer cell sample with a predefined, known OxPhos metabolism sensitive to exposure to cold.
  • a copy of the tested cell sample is contacted with an OxPhos influencing test compound.
  • the reference value is obtained from the average responses of a large number of control samples previously tested under the same conditions and stored in a database such as high sensitivity to cold compared to at the reference value is indicative of a high OxPhos energy metabolism predicting resistance to treatment.
  • the method of the present invention serves to detect in vitro whether tumor cells including leukemia cells have acquired a pattern of drug resistance during the disease.
  • the method comprises the steps of:
  • the first aspect is to use the in vitro method of this invention to select cancer patients likely to respond to a candidate metabolism modifying agent.
  • cellular mitochondrial energy eg. select patients who may benefit from a clinical trial affecting mitochondria, in which detection of sensitivity to cold above a control baseline indicates OxPhos cancer cells likely to benefit from novel anti-OxPhos therapy in a clinical trial.
  • the invention relates to a method for evaluating the effectiveness of a treatment modifying the energy metabolism in a patient suffering from cancer, comprising the following step:
  • this method comprises the steps of measuring the sensitivity to cold exposure of different test cell samples from the same patient at different times, for example before and during treatment.
  • Flow cytometry Cytometric analyzes were performed using the MACSQuant or MACSQuant® VYB analyzers (Miltenyi Biotec). For some analyzes, human hematopoietic cells were stained as specified with antiCD20-PE from Miltenyi. The viability markings were carried out either with DAPI (4,6 diamidino-2-phenylindole) or with propidium iodide. LAM cells were stained with 5 mM eFluor TM 670 proliferation dye (Thermo fisher) for 10 minutes at 37 ° C in PBS. The cells were washed twice and incubated for 18 h at 37 ° C to allow stabilization of the eFluor TM 670 label. The cytometry analyzes were carried out with the FlowJo software (Tree Star).
  • Example 1 Sensitivity to exposure to cold is indicative of a sustained energy metabolism based on mitochondrial oxidative phosphorylation
  • the main therapeutic barrier for the treatment of solid cancers and leukemia is the persistence of residual disease after the first cycle of chemotherapy.
  • chemoresistant cancer stem cells will re-initiate a new version of the pathology which involves metabolic plasticity, a property known for a decade but whose implication during conventional therapies has barely been made. to be revealed in the context of Acute Myeloid Leukemia (AML) (Farge et al. 2017). It has been formally shown that the majority of tumor cells adopt glycolysis to produce their energy, regardless of the oxygen supply to the tumor (Warburg effect (Vander Heiden, Cantley, and Thompson 2009)).
  • glycolysis As for the glycolysis, it will eventually convert the pyruvate into lactate and will couple this reaction to a regenerative reduction of coenzyme, a step necessary to allow a new cycle of glycolysis.
  • Lactate is one of the sources of acidification of the culture medium responsible for the change in color of phenol red. Because the energy efficiency of glycolysis is almost 20 times lower than that of OxPhos, glycolytic cells use more glucose and acidify their medium faster than OxPhos cells.
  • Example 2 The low temperature survival test at 4 degrees Celsius makes it possible to enrich or purify cells according to their energy metabolism
  • OxPhos cells and the glycolytic cells are respectively sensitive and resistant to low temperature, we proposed to verify that this method could be used to enrich the glycolytic population in a mixed population.
  • the low temperature survival test at 4 degrees Celsius can also be used to monitor which population, in a mixed population sample, has OxPhos metabolism, by comparing said proportion of population before and after the low survival test.
  • temperature where the population with an undetermined metabolism, the proportion (or absolute number) of which decreases after the low temperature survival test, is a population based on the OxPhos metabolism.

Abstract

The invention relates to the implementation of a low-temperature cell test and to a method for determining whether a cell uses for its energy production the oxidative phosphorylation (OxPhos) or glycolysis, wherein the low-temperature sensitivity is indicative of the OxPhos metabolism.

Description

MÉTHODE DE MESURE ET DE CIBLAGE DU MÉTABOLISME DEPENDANT DE LA PHOSPHORYLATION OXYDATIVE METHOD OF MEASURING AND TARGETING METABOLISM DEPENDING ON OXIDATIVE PHOSPHORYLATION
Domaine technique Technical area
[0001] La présente invention fournit une nouvelle méthode pour détecter le métabolisme énergétique cellulaire au moyen de la mesure de sensibilité au froid des cellules s’appuyant sur la phosphorylation oxydative par rapport aux cellules utilisant sur la glycolyse pour produire leur énergie. [0001] The present invention provides a novel method for detecting cellular energy metabolism by measuring cold sensitivity of cells relying on oxidative phosphorylation compared to cells using glycolysis to produce their energy.
Contexte de l’invention Background of the invention
[0002] Il y a deux voies métaboliques principales qui fournissent l'énergie vitale pour une cellule: la glycolyse et la phosphorylation oxydative (OxPhos) appelée aussi le métabolisme mitochondrial. [0002] There are two main metabolic pathways that provide vital energy for a cell: glycolysis and oxidative phosphorylation (OxPhos) also called mitochondrial metabolism.
[0003] Bien que la glycolyse mène à un rendement énergétique plus faible (2 ATP produit par la glycolyse contre 38 ATP par la phosphorylation oxydative), il a été formellement démontré au cours des cinq dernières décennies que la majorité des cellules tumorales adoptent la glycolyse pour produire leur énergie, indépendamment de l'apport d'oxygène dans la tumeur - effet Warburg (Warburg 1956)-. Cependant, depuis 2012, le nombre d'études démontrant l'existence de sous-groupes de cancers dépendants du métabolisme OxPhos a régulièrement augmenté (lymphome diffus à grandes cellules B, cancer du poumon, pancréas, leucémie myéloïde aiguë, leucémie myéloïde chronique et cancer du sein) (Caro et al. 2012 ; Viale et al. 2014, Hensley et al. 2016, Kuntz et al. 2017 ; Farge et al. 2017). La découverte d'empreintes métaboliques distinctes au sein de la même entité tumorale a relancé le débat sur l'utilisation exclusive de la glycolyse par les cellules tumorales. En outre, en 2017, trois études ont montré que le statut métabolique OxPhos influence positivement la résistance au traitement et négativement la survie du patient (Kuntz et al. 2017 ; Farge et al. 2017 ; Lee et al. 2017). Ainsi, cibler le métabolisme OxPhos offre une nouvelle opportunité considérable pour bloquer la chimiorésistance dans différents cancers, y compris la leucémie (lymphome à cellules B, leucémie myéloïde aiguë, leucémie myéloïde chronique). [0004] Différents procédés et appareils sont largement utilisés en recherche, en médecine et dans l'industrie pour mesurer le métabolisme énergétique cellulaire (décrit dans l'exemple du brevet US80975207). Aucun appareil ou aucune méthode unique n'est capable aujourd'hui de déterminer le métabolisme énergétique cellulaire. L'homme de l’art sait que plusieurs approches souvent indépendantes et plusieurs contrôles de mesure sont nécessaires. Toutes les approches actuelles quantifient l'apparition ou la disparition de composants impliqués dans les voies métaboliques, souvent directement dans l'environnement extracellulaire de la cellule, telle que la consommation d'oxygène- consommation ou la production de lactate. Des exemples de publications concernant les tests métaboliques existants comprennent les références suivantes : (Choi, Gerencser, et Nicholls 2009; Pike et al. 2011; Hill et al. 2009; Dranka et al. 2011). Des exemples concernant les test de mesure de la glycolyse comprennent (Ibrahim-Hashim et al. 2011). La mesure combinée des deux voies est décrite dans (Ferrick, Neilson, et Beeson 2008). [0003] Although glycolysis leads to a lower energy yield (2 ATP produced by glycolysis against 38 ATP by oxidative phosphorylation), it has been formally shown over the past five decades that the majority of tumor cells adopt glycolysis to produce their energy, independently of the oxygen supply to the tumor - Warburg effect (Warburg 1956) -. However, since 2012, the number of studies demonstrating the existence of subgroups of cancers dependent on OxPhos metabolism has steadily increased (diffuse large B-cell lymphoma, lung cancer, pancreas, acute myeloid leukemia, chronic myeloid leukemia and cancer breast) (Caro et al. 2012; Viale et al. 2014, Hensley et al. 2016, Kuntz et al. 2017; Farge et al. 2017). The discovery of distinct metabolic fingerprints within the same tumor entity has reignited the debate on the exclusive use of glycolysis by tumor cells. In addition, in 2017, three studies showed that OxPhos metabolic status positively influences resistance to treatment and negatively affects patient survival (Kuntz et al. 2017; Farge et al. 2017; Lee et al. 2017). Thus, targeting OxPhos metabolism offers a significant new opportunity to block drug resistance in various cancers, including leukemia (B cell lymphoma, acute myeloid leukemia, chronic myeloid leukemia). [0004] Different methods and apparatus are widely used in research, medicine and industry to measure cellular energy metabolism (described in the example of patent US80975207). No single device or method is able today to determine cellular energy metabolism. Those skilled in the art know that several often independent approaches and several measurement checks are necessary. All current approaches quantify the appearance or disappearance of components involved in metabolic pathways, often directly in the extracellular environment of the cell, such as oxygen consumption-consumption or lactate production. Examples of publications regarding existing metabolic assays include the following references: (Choi, Gerencser, and Nicholls 2009; Pike et al. 2011; Hill et al. 2009; Dranka et al. 2011). Examples regarding glycolysis measurement assays include (Ibrahim-Hashim et al. 2011). The combined measurement of the two pathways is described in (Ferrick, Neilson, and Beeson 2008).
[0005] Les méthodes et modes de réalisation de l'invention présentée ici ont un certain nombre d'avantages significatifs par rapport aux méthodes de l'art antérieur. Par exemple, la présente invention fournit une nouvelle méthode qui permet de distinguer simultanément si une cellule de mammifère a un métabolisme OxPhos ou glyco lytique, de mesurer l’amplitude de F OxPhos et de tuer les dites cellules utilisant F OxPhos. Contrairement à toutes les autres approches, la méthode de la présente invention peut être utilisée au niveau d’une cellule unique, n'est pas affectée par la densité cellulaire et peut être mise en oeuvre dans de nombreux appareils de mesure existants pour fournir une nouvelle information métabolique non évidente pour l'homme de l'art. Dans le contexte de tests cellulaires, la méthode permet de déterminer la stabilité métabolique d'une lignée cellulaire ou à mettre en évidence une déviance possible au cours du temps par rapport à la cellule d'origine. Dans les processus de découverte de nouveaux médicaments, la présente invention permet d’identifier un nouveau traitement interférant avec le métabolisme OxPhos et pouvant éventuellement être synergique lorsqu'il est combiné au traitement actuel donné en première ligne pour traiter tel ou tel cancer. Finalement, puisque la présente invention permet de tuer spécifiquement des cellules OxPhos tout en épargnant les cellules glycolytiques, cette approche peut être utilisée comme une méthode d'enrichissement / purification pour traiter un échantillon composé d’un mélange de cellules avec métabolismes énergétiques différents. Résumé de l’invention [0005] The methods and embodiments of the invention presented here have a number of significant advantages over the methods of the prior art. For example, the present invention provides a new method which makes it possible to simultaneously distinguish whether a mammalian cell has an OxPhos or glycolytic metabolism, to measure the amplitude of F OxPhos and to kill said cells using F OxPhos. Unlike all other approaches, the method of the present invention can be used at the single cell level, is unaffected by cell density, and can be implemented in many existing measuring devices to provide new metabolic information not obvious to those skilled in the art. In the context of cellular tests, the method makes it possible to determine the metabolic stability of a cell line or to demonstrate a possible deviation over time from the original cell. In the process of discovering new drugs, the present invention makes it possible to identify a new treatment interfering with the OxPhos metabolism and possibly being synergistic when it is combined with the current treatment given in the first line to treat such or such cancer. Finally, since the present invention makes it possible to specifically kill OxPhos cells while sparing glycolytic cells, this approach can be used as an enrichment / purification method to treat a sample composed of a mixture of cells with different energy metabolisms. Summary of the invention
[0006] . L'invention concerne la mise en place d’un test cellulaire à basse température et d’une méthode permettant de déterminer si une cellule utilise pour sa production d‘ énergie la phosphorylation oxydative (OxPhos) ou la glycolyse, la sensibilité à basse température étant indicative du métabolisme OxPhos (FIGURE 1). [0006]. The invention relates to the establishment of a low temperature cell test and method for determining whether a cell uses oxidative phosphorylation (OxPhos) or glycolysis for its energy production, the low temperature sensitivity being. indicative of OxPhos metabolism (FIGURE 1).
[0007] Basse température signifie énergie thermique inférieur à un niveau d'énergie thermique physiologique. De préférence, la température est dans la plage des températures de conservation non cryogénique, avec un refroidissement entre 2 et 10 degrés Celsius. [0007] Low temperature means thermal energy below a physiological thermal energy level. Preferably, the temperature is in the range of non-cryogenic storage temperatures, with cooling between 2 and 10 degrees Celsius.
[0008] La présente invention concerne une méthode permettant la détection qualitative et quantitative du métabolisme énergétique utilisé par la ou les cellules testées. La présente invention concerne un procédé permettant le criblage à haut débit de composés susceptibles d'influencer ce métabolisme. La présente invention concerne une méthode permettant d'identifier des composés adjuvants capables d'interférer avec l'état métabolique des cellules cancéreuses pour améliorer l'efficacité thérapeutique d'un traitement chimiothérapeutique conventionnel. [0008] The present invention relates to a method allowing the qualitative and quantitative detection of the energy metabolism used by the cell (s) tested. The present invention relates to a method for high throughput screening of compounds capable of influencing this metabolism. The present invention relates to a method for identifying adjuvant compounds capable of interfering with the metabolic state of cancer cells to improve the therapeutic efficacy of conventional chemotherapeutic treatment.
[0009] Dans un certain mode de réalisation de l’invention, l'étape consistant à mesurer la sensibilité cellulaire à la basse température s’opère par la mesure de la viabilité cellulaire. [0009] In a certain embodiment of the invention, the step of measuring cell sensitivity to low temperature is performed by measuring cell viability.
[0010] La mesure peut être unique ou intermittente ou continue dans le temps, elle peut être exprimée en tant que variation de la viabilité cellulaire par rapport à un échantillon contrôle décrit ici. The measurement can be single or intermittent or continuous over time, it can be expressed as a variation in cell viability relative to a control sample described here.
[0011] Typiquement, le métabolisme OxPhos d'un échantillon cellulaire testé est mis en évidence par la mesure d'une perte de viabilité sur une période de temps d'exposition à la basse température par rapport à un échantillon témoin décrit ici. [0011] Typically, the OxPhos metabolism of a cell sample tested is demonstrated by measuring a loss of viability over a period of time of exposure to the low temperature compared to a control sample described here.
[0012] De préférence, la mesure de la perte de 20 à 30% de viabilité cellulaire par rapport à un échantillon contrôle, est effectuée pendant les 48 premières heures (h) d'exposition à la basse température. Preferably, the measurement of the loss of 20 to 30% of cell viability relative to a control sample is carried out during the first 48 hours (h) of exposure to the low temperature.
[0013] La méthode peut comprendre le maintien de l'échantillon cellulaire testé à une (des) basse(s) température(s) constante(s) ou variable(s). The method can comprise maintaining the tested cell sample at a constant or variable low temperature (s).
[0014] L'invention concerne une méthode de classement du niveau de métabolisme OxPhos d'une ou de plusieurs cellules par comparaison à un contrôle approprié consistant soit à des cellules contrôles testées en parallèle, soit à une valeur contrôle stockée dans une base de données. Comme présenté dans la FIGURE 2, différents contrôles sont appropriés tels que: The invention relates to a method of classifying the level of OxPhos metabolism of one or more cells by comparison with an appropriate control consisting of either to control cells tested in parallel, or to a control value stored in a database. As shown in FIGURE 2, different controls are suitable such as:
(i) les mêmes cellules testées qui ne suivent pas le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius et qui sont maintenues en condition de survie physiologique optimale, par exemple à 37 degrés Celsius. (i) the same cells tested which do not follow the low temperature survival test at 4 degrees Celsius and which are maintained in a condition of optimal physiological survival, for example at 37 degrees Celsius.
(ii) d'autres cellules qui suivent le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius, des cellules présentant éventuellement un profil de différenciation différent des cellules testées et avec un métabolisme glycolytique, et une résistance à l'exposition au froid prédéfinie. Eventuellement, si l'échantillon de cellules testé n'est pas sain, par ex. si l'échantillon cellulaire provient d'un patient atteint d'un cancer, l'échantillon témoin peut également être constitué de cellules présentant un profil de différenciation comparable mais émanant d'un patient sain, par ex. des cellules B normales pourraient être un contrôle approprié si l'échantillon cellulaire testé est un échantillon de leucémie à cellules B. (ii) other cells which follow the low temperature survival test at 4 degrees Celsius, cells possibly exhibiting a differentiation profile different from the cells tested and with glycolytic metabolism, and resistance to predefined cold exposure. Optionally, if the sample of cells tested is not healthy, e.g. if the cell sample is from a cancer patient, the control sample can also consist of cells showing a comparable differentiation profile but from a healthy patient, e.g. normal B cells might be an appropriate control if the cell sample tested is a B cell leukemia sample.
(iii) d'autres cellules qui suivent le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius mais qui sont aussi dans l'échantillon cellulaire testé, avec un profil de différenciation différent, avec un métabolisme glycolytique non pathologique, et une résistance à l'exposition au froid prédéfinie, par ex. des lymphocytes T normaux dans un échantillon de sang d'un patient atteint de leucémie myéloïde aiguë. (iii) other cells which follow the low temperature survival test at 4 degrees Celsius but which are also in the tested cell sample, with a different differentiation profile, with non-pathological glycolytic metabolism, and resistance to l 'pre-defined cold exposure, eg. normal T cells in a blood sample from a patient with acute myeloid leukemia.
(iv) aucun autre contrôle traité en parallèle de l'échantillon cellulaire testé, mais un niveau de référence calculé par la moyenne des réponses obtenues à partir d'un grand nombre d'échantillons témoins préalablement testés dans les mêmes conditions et stockés dans une base de données. (iv) no other control processed in parallel with the cell sample tested, but a reference level calculated by the average of the responses obtained from a large number of control samples previously tested under the same conditions and stored in a database of data.
[0015] L'invention concerne également une méthode utilisant la sensibilité à une basse température pour développer des procédés d'identification de composés qui affectent le métabolisme cellulaire mitochondrial de cellules, par exemple de composés qui affectent le métabolisme de cellules cancéreuses, avec l'examen d’un marqueur biologique pertinent, comme la sensibilité à des basses température, liée à l’OxPhos. [0015] The invention also relates to a method using sensitivity to low temperature to develop methods of identifying compounds which affect the mitochondrial cellular metabolism of cells, for example compounds which affect the metabolism of cancer cells, with the examination of a relevant biomarker, such as sensitivity to low temperatures, related to OxPhos.
[0016] L'invention concerne également une méthode de criblage d'agents antidiabétiques modifiant le métabolisme mitochondrial cellulaire, par ex. des agents ciblant les complexes de la chaîne respiratoire, par ex. des agents capable de traiter le diabète de type 2, par ex. des agents ayant une activité similaire à la metformine et aux thiazolidinediones. [0017] Un objet de la présente invention est de fournir un système de criblage pratique pour obtenir une substance utile en tant qu' agent pour traiter une maladie métabolique comprenant un cancer (en particulier un agent capable de sensibiliser les cellules cancéreuses en influençant leur métabolisme OxPhos) et le diabète (en particulier un agent capable de contrôler le niveau de glycémie). [0016] The invention also relates to a method of screening for antidiabetic agents modifying cellular mitochondrial metabolism, e.g. agents targeting respiratory chain complexes, e.g. agents capable of treating type 2 diabetes, e.g. agents with activity similar to metformin and thiazolidinediones. [0017] An object of the present invention is to provide a practical screening system for obtaining a substance useful as an agent for treating a metabolic disease including cancer (in particular an agent capable of sensitizing cancer cells by influencing their metabolism. OxPhos) and diabetes (particularly an agent capable of controlling blood sugar levels).
[0018] L'invention concerne une méthode in vitro d'évaluation de l'efficacité d'un traitement modifiant le métabolisme mitochondrial cellulaire. The invention relates to an in vitro method of evaluating the effectiveness of a treatment modifying the cellular mitochondrial metabolism.
[0019] La méthode fournit une nouvelle manière de surveiller longitudinalement et de manière standard l'état métabolique d'une cellule de mammifère, par exemple, suivre in vitro l'état métabolique des cellules cancéreuses primaires d’un patient pendant l'évolution de sa maladie. Alternativement la méthode fournit une nouvelle manière de surveiller une lignée cellulaire cancéreuse immortalisée pour contrôler sa stabilité métabolique ou sa déviance dans le temps. [0019] The method provides a novel way to longitudinally monitor the metabolic state of a mammalian cell in a standard manner, for example, to monitor in vitro the metabolic state of the primary cancer cells of a patient during the evolution of his illness. Alternatively the method provides a new way of monitoring an immortalized cancer cell line to monitor its metabolic stability or its deviation over time.
[0020] L'invention concerne une méthode de mesure in vitro de l'OxPhos ou de la glycolyse de cellules normales ou de cellules cancéreuses dans un échantillon biologique cellulaire. The invention relates to a method for in vitro measurement of OxPhos or of the glycolysis of normal cells or of cancer cells in a cellular biological sample.
[0021] L'invention concerne une méthode in vitro d'évaluation de l'efficacité d'un traitement supposé modifier le métabolisme mitochondrial cellulaire. The invention relates to an in vitro method of evaluating the effectiveness of a treatment supposed to modify the cellular mitochondrial metabolism.
[0022] La présente invention, comprend l'étape de mesure de la sensibilité au froid d’un échantillon de cellules cancéreuses obtenu à partir d’un patient, et concerne une méthode in vitro pour diagnostiquer ou pronostiquer la pathologie dudit patient. The present invention comprises the step of measuring the sensitivity to cold of a sample of cancer cells obtained from a patient, and relates to an in vitro method for diagnosing or prognosing the pathology of said patient.
[0023] L'invention concerne également une méthode in vitro de surveillance d'un patient pour sa résistance aux médicaments, par exemple la chimiorésistance. Par conséquent, l'invention peut être utilisée pour prédire et pour anticiper la réponse thérapeutique d'un patient atteint d’un cancer, destiné à recevoir une thérapie connue pour être influencée par le métabolisme énergétique des cellules cancéreuses du patient. [0023] The invention also relates to an in vitro method of monitoring a patient for his resistance to drugs, for example chemoresistance. Therefore, the invention can be used to predict and to anticipate the therapeutic response of a patient with cancer, to receive therapy known to be influenced by the energy metabolism of the patient's cancer cells.
[0024] L'invention concerne également une méthode d'identification de patients atteint d’un cancer, susceptibles de répondre à un agent candidat modifiant le métabolisme énergétique mitochondrial cellulaire, par ex. pour sélectionner des patients qui pourrait bénéficier d’un traitement particulier ou d’un essai clinique utilisant un agent thérapeutique ciblant l’OxPhos. [0025] Enfin, l'invention concerne une méthode pour enrichir et / ou purifier des cellules en fonction de leur profil métabolique énergétique dans un échantillon composé d’un mélange de cellules avec des métabolismes énergétiques différents, par exemple en augmentant le pourcentage de cellules glyco lytiques et en diminuant le pourcentage de cellules OxPhos après incubation à basse température pendant une période de temps appropriée. [0024] The invention also relates to a method of identifying patients suffering from cancer, likely to respond to a candidate agent modifying cellular mitochondrial energy metabolism, eg. to select patients who might benefit from a particular treatment or clinical trial using a therapeutic agent targeting OxPhos. Finally, the invention relates to a method for enriching and / or purifying cells according to their energy metabolic profile in a sample composed of a mixture of cells with different energy metabolisms, for example by increasing the percentage of cells glycosolytics and decreasing the percentage of OxPhos cells after incubation at low temperature for an appropriate period of time.
[0026] Ainsi, l’invention concerne une méthode in vitro pour éliminer au sein d’une population de cellules de mammifère les cellules qui suivent la voie métabolique OxPhos, en soumettant la population de cellules à une température comprise entre 2 et 10°C. [0026] Thus, the invention relates to an in vitro method for eliminating, within a population of mammalian cells, the cells which follow the OxPhos metabolic pathway, by subjecting the population of cells to a temperature of between 2 and 10 ° C. .
Description des figures Description of figures
Fig. 1 Fig. 1
[0027] [Fig. 1] Les cellules dont le métabolisme énergétique repose sur la phosphorylation oxydative mitochondriale (OxPhos) sont plus sensibles à l'exposition à basse température que les cellules qui dépendent de la glycolyse. Les cellules mortes (cercles fermés) apparaissent plus rapidement et s'accumulent avec une plus grande amplitude dans la population de cellules OxPhos (lignes doubles) comparées aux cellules glyco lytiques (lignes simples). [0027] [Fig. 1] Cells whose energy metabolism relies on mitochondrial oxidative phosphorylation (OxPhos) are more sensitive to low temperature exposure than cells which depend on glycolysis. Dead cells (closed circles) appear faster and accumulate with a greater amplitude in the OxPhos cell population (double lines) compared to glyco lytic cells (single lines).
Fig. 2 Fig. 2
[0028] [Fig. 2] Différents contrôles possibles pour l'échantillon biologique cellulaire de cellules testé. Un échantillon biologique cellulaire témoin approprié peut être composé des mêmes cellules que celles de l'échantillon cellulaire testé mais qui ne suit pas le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius, et peut être maintenu dans des conditions de survie optimales par exemple à 37 degrés Celsius (a). Un échantillon biologique cellulaire témoin approprié peut être d'autres cellules qui suivent le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius, mais avec un métabolisme glycolytique connu et résistant à l'exposition au froid (b). Un échantillon biologique cellulaire contrôle approprié peut être une autre population de cellules au sein des échantillons cellulaires testés avec un profil de différenciation distinct, mais avec un métabolisme glycolytique connu et résistant à l'exposition au froid (c). Un contrôle approprié peut être une valeur de référence obtenue à partir des réponses moyennes d'un grand nombre d'échantillons de cellules témoins testés précédemment dans les mêmes conditions (d). Comparé au contrôle, la sensibilité de l'échantillon cellulaire testée mise en évidence par le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius peut être soit plus sensible (rectangle en pointillé) indicative d'un métabolisme OxPhos ou moins ou également sensible (rectangle linéaire) indiquant un métabolisme glyco lytique. [0028] [Fig. 2] Different controls possible for the cellular biological sample of cells tested. An appropriate control cell biological sample can be composed of the same cells as those of the tested cell sample but which does not follow the 4 degree Celsius low temperature survival test, and can be maintained under optimal survival conditions e.g. at 37 degrees Celsius (a). A suitable control cell biological sample can be other cells that follow the 4 degree Celsius low temperature survival test, but with known glycolytic metabolism and resistant to cold exposure (b). A suitable control cell biological sample can be another population of cells within the cell samples tested with a distinct differentiation profile, but with known glycolytic metabolism and resistant to cold exposure (c). A suitable control can be a baseline obtained from the average responses of a large number of control cell samples tested. previously under the same conditions (d). Compared to the control, the sensitivity of the tested cell sample demonstrated by the low temperature survival test at 4 degrees Celsius may be either more sensitive (dotted rectangle) indicative of an OxPhos metabolism or less or equally sensitive (rectangle linear) indicating glycol lytic metabolism.
Fig. 3 Fig. 3
[0029] [Fig. 3] Approche de criblage à haut débit de banques de composés chimiques afin d’identifier des composés pour l'inhibition ou l'augmentation de la phosphorylation oxydative. Schéma de la conception du criblage en 5 étapes consistant à (i) fournir un ou plusieurs échantillons de cellules test et de cellules contrôles; (ii) les mettre en contact avec plusieurs doses de la bibliothèque de composés et incuber à 37 degrés Celsius pendant une durée suffisante déterminée par un contrôle positif. A ce stade, une étape supplémentaire déterminant la dose médiane toxique (TD50) et la concentration inhibitrice médiane (IC50) est une étape obligatoire afin de censurer les conditions de faux positifs augmentant la mort des cellules sans augmenter 1 OxPhos; (iii) mesure de la viabilité de l'échantillon biologique cellulaire 6 à 36 heures après l'incubation à 4 degrés Celsius; (iv) comparer la sensibilité au froid de l'échantillon de cellule test avec ou sans l’incubation avec les composés d'essai; (v) sélectionner un composé d'essai pour lesquels une diminution ou une augmentation de la sensibilité au froid de l'échantillon biologique cellulaire indique que le composé d'essai est susceptible de réduire ou d'augmenter l'OxPhos respectivement. [0029] [Fig. 3] A high throughput screening approach for chemical compound libraries to identify compounds for inhibiting or increasing oxidative phosphorylation. Schematic of the 5-step screening design consisting of (i) providing one or more samples of test cells and control cells; (ii) put them in contact with several doses of the library of compounds and incubate at 37 degrees Celsius for a sufficient time determined by a positive control. At this stage, an additional step determining the median toxic dose (TD50) and the median inhibitory concentration (IC50) is a mandatory step in order to censor the false positive conditions increasing cell death without increasing 1 OxPhos; (iii) measuring the viability of the cellular biological sample 6 to 36 hours after incubation at 4 degrees Celsius; (iv) compare the cold sensitivity of the test cell sample with or without incubation with the test compounds; (v) selecting a test compound for which a decrease or an increase in cold sensitivity of the cellular biological sample indicates that the test compound is likely to decrease or increase OxPhos respectively.
Fig. 4 Fig. 4
[0030] [Fig. 4] Procédé d'identification d'un agent influençant l’OxPhos ayant un effet additif ou synergique avec une chimiothérapie conventionnelle pour le traitement du cancer. La méthode comprend deux parties, la première partie consistant en les étapes i) à v) décrites dans la FIGURE 3 consistant au criblage le utilisant le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius et conduisant à une sélection de candidats anti-OxPhos. La seconde partie de la méthode consiste en une étude combinatoire et une analyse de sélectivité pour déterminer si ces candidats anti-OxPhos pourraient améliorer le traitement standard anti-cancéreux de cancer spécifiques. [0030] [Fig. 4] A method of identifying an agent influencing OxPhos having an additive or synergistic effect with conventional chemotherapy for the treatment of cancer. The method comprises two parts, the first part consisting of steps i) to v) described in FIGURE 3 consisting of screening it using the low temperature survival test at 4 degrees Celsius and leading to a selection of anti-OxPhos candidates. The second part of the method consists of a combinatorial study and a selectivity analysis to determine whether these anti-OxPhos candidates could improve the standard anti-cancer treatment of specific cancer.
Fig. 5 [0031] [Fig. 5] Distinction expérimentale des cellules leucémiques glycolytiques et OxPhos. A: Les images montrent le changement de couleur du phénol rouge basé sur l'acidification du milieu due à la libération de lactate par les cellules glycolytiques pour les lignées cellulaires de leucémie myéloïde aiguë (LAM) indiquées (pour HL-60, NB-4 et U937) par rapport aux cellules OxPhos (Kasumi-1, MOLM-14, THP -1). Les images affichées représentent bien la culture avec une densité cellulaire similaire 24 heures après l'ensemencement initial. B: Les données présentent la consommation de glucose et le taux de production de lactate à différents moments dans le milieu extracellulaire des lignées cellulaires AML indiquées en utilisant l'analyseur de biochimie YSI2950. Les cellules AML reposant sur le métabolisme énergétique de la glycolyse (HL-60, KG-1, NB- 4 et U937) ont une cinétique de consommation du glucose et de production du lactate plus rapide par rapport aux cellules AML reposant sur le métabolisme énergétique de l'OxPhos. Fig. 5 [0031] [Fig. 5] Experimental distinction between glycolytic leukemia cells and OxPhos. A: The images show the color change of phenol red based on the acidification of the medium due to the release of lactate from the glycolytic cells for the indicated acute myeloid leukemia (AML) cell lines (for HL-60, NB-4 and U937) compared to OxPhos cells (Kasumi-1, MOLM-14, THP -1). The images displayed well represent the culture with a similar cell density 24 hours after the initial seeding. B: Data shows glucose consumption and lactate production rate at different time points in the extracellular medium of the indicated AML cell lines using the YSI2950 Chemistry Analyzer. AML cells based on the energy metabolism of glycolysis (HL-60, KG-1, NB-4 and U937) have faster glucose consumption and lactate production kinetics compared to AML cells based on energy metabolism from OxPhos.
Fig. 6 Fig. 6
[0032] [Fig. 6] Les leucémiques aiguës myéloïdes humaines (LAM) utilisant l’OxPhos peuvent augmenter leur glycolyse, les LAM déjà glycolytiques ne le peuvent pas. Les cellules glyco lytique (histogrammes pleins) et OxPhos (histogrammes quadrillés) ont été cultivées à différentes concentrations d'oxygène 20-3-1% 02 pendant 72h puis les concentrations de glucose (histogrammes supérieurs) et de lactate (histogrammes inférieurs) ont été déterminées dans les différents milieux conditionnés et analysés à l'aide de l’analyseur de métabolites du YSI2950. Les données montrent que les cellules OxPhos augmentent séquentiellement leur consommation de glucose et la libération de lactate à 3 et 1% d'02 par rapport à 20% d'02 alors que les cellules glycolytiques ne sont pas impactées. [0032] [Fig. 6] Human acute myeloid leukemia (AML) using OxPhos may increase their glycolysis, AML already glycolytic cannot. The glycolytic cells (filled histograms) and OxPhos (squared histograms) were cultured at different concentrations of oxygen 20-3-1% 02 for 72 h then the concentrations of glucose (upper histograms) and lactate (lower histograms) were determined in the different conditioned media and analyzed using the YSI2950 metabolite analyzer. The data show that OxPhos cells sequentially increase their glucose consumption and lactate release at 3 and 1% O2 versus 20% O2 while the glycolytic cells are not impacted.
Fig. 7 Fig. 7
[0033] [Fig. 7] L'exposition au froid distingue les cellules de leucémiques aiguës myéloïdes humaines (LAM) utilisant l’OxPhos ou la glycolyse. A: des cellules de LAM humaines ont été incubées à 4 ° C pendant le temps indiqué puis l'incorporation de DAPI a été mesurée par cytométrie de flux pour déterminer la viabilité cellulaire. Valeurs représentatives de 8 expériences. Les données montrent que les cellules OxPhos (OCI- AML2, MV4-11, THP-1, MOLM-14, OCI-AML3, KASUMI-1 ; lignes en pointillées claires) sont plus sensibles au test de survie à basse température à 4 degrés Celsius que les cellules glycolytiques (U937, NB-4, KG-1 ; lignes pleines foncées). B: Temps moyen en heures observé pour la perte de 25% de la viabilité cellulaire à basse température pour la LAM indiquée (n = 3 à 5). Les lignées cellulaires ont été classées comme productrice de lactate faible ou élevé et la comparaison a été faite en utilisant un test de Mann-Whitney. **** p <0,0001. C: La sensibilité au froid corréle avec la production de lactate. Temps moyen en heures observé pour la perte de 25% de la viabilité cellulaire à 4 ° C pour la LAM indiquée en fonction du taux de production moyenne de lactate respectif en femto mole par cellule par minute. Le test de corrélation de Spearman paramétrique a été appliqué. [0033] [Fig. 7] Cold exposure distinguishes human acute myeloid leukemia (AML) cells using OxPhos or glycolysis. A: Human AML cells were incubated at 4 ° C for the time indicated and then the incorporation of DAPI was measured by flow cytometry to determine cell viability. Values representative of 8 experiments. Data show that OxPhos cells (OCI-AML2, MV4-11, THP-1, MOLM-14, OCI-AML3, KASUMI-1; light dashed lines) are more sensitive to the 4 degree low temperature survival test Celsius than glycolytic cells (U937, NB-4, KG-1; solid dark lines). B: Average time in hours observed for the 25% loss of cell viability at low temperature for the indicated AML (n = 3 to 5). Cell lines were classified as low or high lactate producer and comparison was made using Mann-Whitney test. **** p <0.0001. C: Sensitivity to cold correlates with lactate production. Average time in hours observed for the 25% loss of cell viability at 4 ° C for the indicated AML as a function of the respective average lactate production rate in femto moles per cell per minute. The parametric Spearman correlation test was applied.
Fig. 8 Fig. 8
[0034] [Fig. 8] La résistance au test de survie à basse température à 4 degrés Celsius est indicative d'un métabolisme énergétique glycolytique persistant indépendant d’un métabolisme mitochondrial. A: L'organigramme illustre la procédure expérimentale pour B-D. Les cellules de leucémie myéloïde aiguë (LAM) ont été traitées pendant 72 h à 37 ° C avec de la roténone, un inhibiteur du complexe I de la chaîne de transport électronique, puis soumises au test de survie à basse température. B: La Roténone bloque la sensibilité à l'exposition au froid des LAM OxPhos mais est sans effet sur les LAM glycolytiques. C: Les images montrent pour des densités cellulaires similaires, à 72 heures, la couleur du rouge phénol dépendante de l'acidification du milieu pour les cellules cultivées sans (dessus) ou avec (dessous) 0,1 mM de roténone pendant 72h. D: concentrations en lactate des milieux conditionnés des cellules OxPhos et des cellules glycolytiques évaluées par l'analyseur de biochimie YSI 2950. Le test non apparié de Mann-Whitney a été appliqué pour comparer l'état avec ou sans roténone. * p <0,05. E: L'organigramme illustre la procédure expérimentale pour F. Les cellules OxPhos THP-1 ont été traitées pendant 0,16 ou 24 ou 72h à 37 ° C avec de la roténone et ensuite soumises au test de survie à basse température pendant 24h. F: Seule une inhibition prolongée du métabolisme mitochondrial est capable de bloquer la sensibilité des THP-1. [0034] [Fig. 8] Resistance to the 4 degree Celsius low temperature survival test is indicative of a persistent glycolytic energy metabolism independent of mitochondrial metabolism. A: The flowchart illustrates the experimental procedure for B-D. Acute myeloid leukemia (AML) cells were treated for 72 h at 37 ° C with rotenone, an electronic transport chain complex I inhibitor, and then subjected to the low temperature survival test. B: Rotenone blocks the sensitivity to cold exposure of OxPhos AML but has no effect on glycolytic AML. C: The images show for similar cell densities, at 72 hours, the color of phenol red dependent on the acidification of the medium for cells cultured without (top) or with (bottom) 0.1 mM of rotenone for 72 h. D: Lactate concentrations of conditioned media of OxPhos cells and glycolytic cells evaluated by the YSI 2950 chemistry analyzer. The Mann-Whitney unpaired test was applied to compare the condition with or without rotenone. * p <0.05. E: The flowchart illustrates the experimental procedure for F. The OxPhos THP-1 cells were treated for 0.16 or 24 or 72 hours at 37 ° C with rotenone and then subjected to the low temperature survival test for 24 hours. F: Only a prolonged inhibition of mitochondrial metabolism is able to block the sensitivity of THP-1.
Fig. 9 Fig. 9
[0035] [Fig. 9] Les cellules OxPhos sensibles au test de survie à basse température sont aussi sensibles à l’inhibition de la voie de synthèse du cholestérol. A: Courbe dose-réponse des cellules OxPhos Kasumi-1, MV4-11, MOLM-14, THP-1, SKM-1 (lignes en pointillées claires) et des cellules glyco lytiques HL60, KG-1, NB-4, U937 (lignes pleines foncées) traitées par Atorvastatine. La croissance cellulaire a été mesurée en utilisant le test WST-1 et a été tracée en tant que pourcentage moyen du contrôle (cellules non exposées à des médicaments). Les cellules AML ont été exposées pendant 72 h en continu à la concentration indiquée d torvastatine. B: temps moyen en heures observé pour la perte de 25% de la viabilité cellulaire à 4 ° C pour la LAM indiquée en fonction de la concentration inhibitrice 50% (IC50) de l'atorvastatine. Les valeurs IC50 ont été calculées à partir de (A) en utilisant le logiciel Graphpad Prism. Les IC50 pour HL60, KG- 1, NB-4, U937 étant au-dessus de la plus forte dose testée, n'ont pas pu être déterminée et indiqué par la mention supérieure out of range (OOR). [0035] [Fig. 9] OxPhos cells sensitive to the low temperature survival test are also sensitive to inhibition of the cholesterol synthesis pathway. A: Dose-response curve of OxPhos Kasumi-1, MV4-11, MOLM-14, THP-1, SKM-1 cells (lines dotted lines) and glycol lytic cells HL60, KG-1, NB-4, U937 (dark solid lines) treated with Atorvastatin. Cell growth was measured using the WST-1 assay and was plotted as the average percentage of the control (cells not exposed to drugs). AML cells were continuously exposed for 72 h to the indicated concentration of torvastatin. B: mean time in hours observed for the 25% loss of cell viability at 4 ° C for the indicated AML as a function of the 50% inhibitory concentration (IC50) of atorvastatin. IC50 values were calculated from (A) using Graphpad Prism software. The IC50s for HL60, KG-1, NB-4, U937 being above the highest dose tested, could not be determined and indicated by the upper statement out of range (OOR).
Fig. 10 Fig. 10
[0036] [Fig. 10] Le test de survie à basse température enrichit les cellules glycolytiques et réduit les cellules OxPhos d’un mélange cellulaire. A: L'organigramme illustre la procédure expérimentale pour B. Les cellules de LAM OxPhos et glycolytiques ont été mélangées à T0 au rapport initial de 1:1 (50%50%). Pour distinguer chaque type de cellule, les cellules OxPhos ont été marquées avec le colorant de prolifération cellulaire non diffusible eFluor 670 avant le mélange des deux populations. Puis le mélange cellulaire est a été incubé à 4 degrés Celsius pendant 24h puis marqué avec de l'iodure de propidium avant l'analyse FACS. B: Les cellules NB-4 glycolytiques ont été mélangées avec des cellules THP-1 OxPhos (groupe de panneaux de gauche) ou avec Kasumi-1 OxPhos (groupe de panneaux de droite). Les fréquences des cellules déterminées à 24h dans chaque population et sous-population sont représentées. Les doublets et les débris sont exclus de la première population parentale des panneaux supérieurs qui montrent la dispersion latérale (SSC) en fonction de l'intensité de fluorescence du eFluor 670. Les panneaux inférieurs montrent l'intensité de fluorescence de l'iodure de propidium en fonction de l'intensité de fluorescence du eFluor 670 pour interroger la viabilité des populations distinctes. [0036] [Fig. 10] The low temperature survival test enriches glycolytic cells and reduces OxPhos cells from a cell mixture. A: The flowchart illustrates the experimental procedure for B. OxPhos and glycolytic LAM cells were mixed at T0 at the initial ratio of 1: 1 (50% 50%). To distinguish each cell type, OxPhos cells were labeled with the non-diffusible cell proliferation dye eFluor 670 before mixing the two populations. Then the cell mixture was incubated at 4 degrees Celsius for 24 hours and then labeled with propidium iodide before the FACS analysis. B: Glycolytic NB-4 cells were mixed with THP-1 OxPhos cells (left panel group) or with Kasumi-1 OxPhos (right panel group). The frequencies of cells determined at 24 h in each population and subpopulation are shown. Doublets and debris are excluded from the first parental population of the upper panels which show lateral scatter (SSC) as a function of fluorescence intensity of eFluor 670. Lower panels show fluorescence intensity of propidium iodide based on the fluorescence intensity of eFluor 670 to question the viability of distinct populations.
Description détaillée de l’invention Detailed description of the invention
[0037] Les inventeurs ont mis en évidence la corrélation causale entre le métabolisme énergétique et la survie d’une cellule soumise à une basse température. Les cellules ayant un métabolisme énergétique cellulaire reposant sur la phosphorylation oxydative mitochondriale meurent après quelques heures d'incubation à basse température. Inversement, les cellules ayant un métabolisme énergétique cellulaire reposant sur la glycolyse ont une viabilité beaucoup plus élevée, ou ne sont pas impactées lorsqu'elles sont placées dans les mêmes conditions. [0037] The inventors have demonstrated the causal correlation between energy metabolism and the survival of a cell subjected to a low temperature. Cells with cellular energy metabolism based on oxidative phosphorylation mitochondrial die after a few hours of incubation at low temperature. Conversely, cells with cellular energy metabolism based on glycolysis have a much higher viability, or are not impacted when they are placed under the same conditions.
[0038] Cette observation est applicable potentiellement à toutes les cellules de mammifères, non cancéreuses ou cancéreuses, y compris la leucémie. This observation is potentially applicable to all mammalian cells, non-cancerous or cancerous, including leukemia.
[0039] 1. Définitions des termes [0039] 1. Definitions of terms
[0040] Dans la présente invention, il doit être compris que les termes "phosphorylation oxydative mitochondriale" et "métabolisme mitochondrial" et "phosphorylation oxydative" et "métabolisme OxPhos" et "OxPhos" sont des termes équivalents. Tel qu'utilisé ici, le terme "OxPhos" fait référence au système qui fournit de l'énergie cellulaire à travers des mitochondries. C'est la dernière étape de la respiration cellulaire composée de quatre étapes et dans laquelle seul le premier stade se produit dans le cytoplasme, alors que les trois étapes suivantes se produisent dans et nécessitent les mitochondries. La première étape de la respiration cellulaire est la glycolyse se terminant par la production de 2 molécules d'acide pyruvique. La deuxième étape consiste en la formation de 2 molécules d'acétyl-coenzyme A. Dans la troisième étape, cette acétyl-coenzyme A est encore dégradée (catabolisme) au cours de huit étapes de réactions enzymatiques du cycle de Krebs, également appelé cycle de l'acide tricarboxylique. Le gain des étapes deux et trois est la production de composés à haute énergie, grâce à la réduction des coenzymes. 8 Nicotinamide adénine dinucléotides (NAD) sont transformés en 8 NADH et 2 flavine adénine dinucléotides (F AD) sont transformés en 2 FADH2. La quatrième et dernière étape est la phosphorylation oxydative par elle-même. Cette étape couple l'oxydation de ces coenzymes avec la phosphorylation de l'adénosine diphosphate (ADP) en adénosine triphosphate (ATP). C'est l'étape qui produit l'énergie cellulaire dans les crêtes mitochondriales. La chaîne de transport d'électrons crée un potentiel protonique chimiosmotique et consiste en un gradient de protons de part et d’autre de la membrane mitochondriale interne en oxydant les coenzymes précitées plus haut dans l’étape du cycle de Krebs. Ce procédé régénère les coenzymes réduits en un état oxydé leur permettant d'être réutilisé dans les étapes 2 et 3 décrites ci-dessus. [0040] In the present invention, it should be understood that the terms "mitochondrial oxidative phosphorylation" and "mitochondrial metabolism" and "oxidative phosphorylation" and "OxPhos metabolism" and "OxPhos" are equivalent terms. As used herein, the term "OxPhos" refers to the system that provides cellular energy through mitochondria. It is the last stage of cellular respiration consisting of four stages and in which only the first stage occurs in the cytoplasm, while the next three stages occur in and require the mitochondria. The first step in cellular respiration is glycolysis ending with the production of 2 molecules of pyruvic acid. The second stage consists of the formation of 2 molecules of acetyl-coenzyme A. In the third stage, this acetyl-coenzyme A is further degraded (catabolism) during eight stages of enzymatic reactions of the Krebs cycle, also called the cycle of tricarboxylic acid. The gain in steps two and three is the production of high energy compounds, through the reduction of coenzymes. 8 Nicotinamide adenine dinucleotides (NAD) are transformed into 8 NADH and 2 flavin adenine dinucleotides (F AD) are transformed into 2 FADH2. The fourth and final step is oxidative phosphorylation by itself. This step couples the oxidation of these coenzymes with the phosphorylation of adenosine diphosphate (ADP) to adenosine triphosphate (ATP). This is the step that produces cellular energy in the mitochondrial ridges. The electron transport chain creates a proton chemiosmotic potential and consists of a gradient of protons across the inner mitochondrial membrane by oxidizing the above coenzymes in the Krebs cycle step. This process regenerates the reduced coenzymes to an oxidized state allowing them to be reused in steps 2 and 3 described above.
[0041] Tel qu'utilisé ici, le terme "glycolyse anaérobie" ou simplement "glycolyse" se réfère au processus se déroulant sans consommation d'oxygène menant à la dégradation du sucre de glucose. Dans ce système, la dégradation du glucose (catabolisme) fournit de l'énergie couplée à la fabrication de GATR. Lorsque le sucre est catabolisé, il n'est que partiellement décomposé et l'un de ses sous-produits qui est l'acide lactique. La glycolyse se produit dans le cytoplasme indépendamment des mitochondries. L'effet Warburg consiste en une augmentation de la conversion du glucose en lactate. Otto Heinrich Warburg en 1924 a observé ce phénomène dans les cellules tumorales, même en présence de niveaux d'oxygène normaux. Les cellules cancéreuses montrent une dépendance accrue à la glycolyse pour satisfaire leurs besoins en énergie, qu'elles soient bien oxygénées ou non. La glycolyse est moins efficace que la phosphorylation oxydative car 19 fois moins d'ATP est généré par unité de glucose métabolisé. Par conséquent, un taux plus élevé d'absorption du glucose est nécessaire et est observé pour répondre aux mêmes besoins énergétiques pour les cellules ne comptant que sur la glycolyse. La glycolyse aérobie soutient diverses voies de biosynthèse du cancer. La voie PI3K via la signalisation AKT1 et mTOR est un déterminant majeur du phénotype glyco lytique (DeBerardinis et al. 2008). [0041] As used herein, the term "anaerobic glycolysis" or simply "glycolysis" refers to the process taking place without the consumption of oxygen leading to the degradation of the oxygen. glucose sugar. In this system, the breakdown of glucose (catabolism) provides energy coupled with the production of GATR. When sugar is catabolized it is only partially broken down and one of its byproducts which is lactic acid. Glycolysis occurs in the cytoplasm independently of the mitochondria. The Warburg effect consists of an increase in the conversion of glucose to lactate. Otto Heinrich Warburg in 1924 observed this phenomenon in tumor cells, even in the presence of normal oxygen levels. Cancer cells show an increased dependence on glycolysis to meet their energy needs, whether they are well oxygenated or not. Glycolysis is less efficient than oxidative phosphorylation because 19 times less ATP is generated per unit of glucose metabolized. Therefore, a higher rate of glucose uptake is required and is observed to meet the same energy needs for cells relying only on glycolysis. Aerobic glycolysis supports various pathways of cancer biosynthesis. The PI3K pathway via AKT1 and mTOR signaling is a major determinant of the glycolytic phenotype (DeBerardinis et al. 2008).
[0042] Le terme "sensibilité" peut être défini comme une modification significative et mesurable des paramètres homéostatiques comparant l'échantillon cellulaire testé à l'échantillon cellulaire témoin ou « contrôle » défini ici. The term "sensitivity" can be defined as a significant and measurable modification of the homeostatic parameters comparing the tested cell sample to the control cell sample or "control" defined here.
[0043] Le terme « viabilité cellulaire » ou « viabilité de échantillon » ou « taux de survie de la population de cellules » tel qu'utilisé ici, peut être défini comme le nombre ou le pourcentage de cellules qui ne sont pas mortes et pas en détresse dans l'échantillon cellulaire testé par la présente invention. Des mesures de viabilité peuvent être réalisées en mesurant des cellules viables ou en soustrayant la mesure des cellules mortes au nombre total de cellules. Par conséquent, le terme «viabilité» utilisé ici se réfère au nombre de cellules totales testées moins le nombre de cellules subissant toute sorte de mort cellulaire. En outre, toutes les étapes de la mort cellulaire, individuellement ou en une fois, peuvent être détectées et utilisées pour déterminer la viabilité dans la méthode de la présente invention. [0043] The term "cell viability" or "sample viability" or "cell population survival rate" as used herein can be defined as the number or percentage of cells which are not dead and not distressed in the cell sample tested by the present invention. Measurements of viability can be made by measuring viable cells or by subtracting the measurement of dead cells from the total number of cells. Therefore, the term "viability" used herein refers to the number of total cells tested minus the number of cells undergoing any kind of cell death. In addition, all stages of cell death, individually or at once, can be detected and used to determine viability in the method of the present invention.
[0044] Le terme « l'échantillon de cellules testé » ou "échantillon" ou "échantillon biologique" est utilisé ici de manière interchangeable et se réfère à un échantillon cellulaire provenant soit d'un sujet, de préférence un patient, soit d’une lignée cellulaire issue de collections de banque de lignées cellulaires immortalisées. Ainsi, l'échantillon biologique cellulaire peut être soit d'origine primaire, qui doit être comprise comme provenant directement du patient, soit d'origine secondaire. La présente invention peut être testée avec n'importe quel tissu biologique. De tels échantillons biologiques cellulaires comprennent, sans y être limités, du sang, des aspirations de moelle osseuse, des biopsies tumorales, des leucaphérèses. Dans certains modes de réalisation, d'un ou plusieurs gènes de l'échantillon est/sont modifié(s) génétiquement qualitativement ou quantitativement, par ex. par régulation négative ou surexpression de certains gènes. Dans certains modes de réalisation, l'échantillon biologique cellulaire est génétiquement modifié pour supprimer l'expression d'un ou de plusieurs gènes. Dans certains modes de réalisation, l'échantillon est génétiquement modifié pour exprimer une forme mutée d'une protéine génique, par ex. une enzyme. Dans un autre mode de réalisation, l'échantillon est génétiquement modifié pour exprimer un marqueur fluorescent détectable ou un marqueur luminescent. Dans certains modes de réalisation, l'échantillon, génétiquement modifié, est injecté à une souris immunodéficiente receveuse à des fins de recherche. The term "the sample of cells tested" or "sample" or "biological sample" is used interchangeably herein and refers to a cell sample from either a subject, preferably a patient, or from a cell line derived from collections of immortalized cell lines bank. Thus, the cellular biological sample can be either of primary origin, which should be understood as originating directly from the patient or of secondary origin. The present invention can be tested with any biological tissue. Such cellular biological samples include, but are not limited to, blood, bone marrow aspirates, tumor biopsies, leukapheresis. In some embodiments, one or more genes in the sample is / are genetically altered qualitatively or quantitatively, e.g. by downregulation or overexpression of certain genes. In some embodiments, the cellular biological sample is genetically engineered to suppress expression of one or more genes. In some embodiments, the sample is genetically engineered to express a mutated form of a gene protein, e.g. an enzyme. In another embodiment, the sample is genetically engineered to express a detectable fluorescent label or a luminescent label. In some embodiments, the genetically modified sample is injected into an immunodeficient recipient mouse for research.
[0045] Tel qu'utilisé ici, le terme "patient" se réfère à un sujet humain ou un autre sujet mammifère (par exemple, primate, chien, chat, chèvre, cheval, cochon, souris, rat, lapin) qui peut être affecté par un trouble métabolique ou un cancer. Le cancer pourrait être une tumeur solide ou une leucémie. Le cancer pourrait être par exemple et non limité à, la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA); Leucémie myéloïde aiguë (LAM); Carcinome adrénocortical; Lymphome hé au SIDA; Cancer anal; Astrocytome; Tumeur atypique tératoïde / rhabdoïde; Carcinome basocellulaire de la peau; Cancer des voies biliaires; Cancer de la vessie; Cancer des os; Cancer du sein; Tumeurs bronchiques; Le lymphome de Burkitt; Tumeur carcinoïde; Tumeurs cardiaques; Cancer du col de l'utérus Cholangiocarcinome; Chordome; La leucémie éosinophilique chronique; Leucémie chronique neutrophile; La leucémie lymphocytaire chronique (LLC); Leucémie myéloïde chronique (LMC); Néoplasmes myéloprolifératifs chroniques; Cancer colorectal; Craniopharyngiome; Lymphome cutané à cellules T; Lymphome diffus à grandes cellules B; Carcinome canalaire in situ (CCIS); Tumeurs embryonnaires; Tumeurs des cellules germinales; Cancer de l'endomètre (cancer de l'utérus); Ependymome; Cancer de l'oesophage; Esthésioneuroblastome (Cancer de la tête et du cou); Le sarcome d'Ewing; Le sarcome d'Ewing (cancer des os); Tumeur de cellules germinales extracrâniennes; Tumeur de cellules germinales extragonadiques; Cancer de l'oeil; Cancer des trompes de Fallope; Histiocytome fibreux de l'os; Cancer de la vésicule biliaire; Cancer de l'estomac (estomac); Tumeurs carcinoïdes gastro-intestinales; Les tumeurs stromales gastro-intestinales (GIST); Maladie trophoblastique gestationnelle; La leucémie à tricho leucocytes; Les cancers de la tête et du cou; Tumeurs du coeur; Cancer hépatocellulaire (foie); Lymphome de Hodgkin; Cancer de l'hypopharynx (cancer de la tête et du cou); Mélanome intraoculaire; Tumeurs de cellules d'îlots; Le sarcome de Kaposi; Rein (cellules rénales) Cancer; Histiocytose cellulaire de Langerhans; Cancer du larynx (cancer de la tête et du cou); Lèvre et cancer de la cavité buccale (cancer de la tête et du cou); Cancer du foie; Cancer du poumon (non à petites cellules et à petites cellules); Lymphome; Cancer du sein masculin; Histiocytome fibreux malin; Histiocytome fibreux malin de l'os et de l'ostéosarcome; Mélanome; Carcinome cellulaire Merkel (cancer de la peau); Mésothéliome; Cancer métastatique Carcinome de la voie médiane avec modifications du gène NUT; Cancer de la bouche (cancer de la tête et du cou); Syndromes néoplasiques endocriniens multiples; Néoplasmes multiples de cellules de myélome / Néoplasmes plasmatiques; Mycosis fongoïde (lymphome); Syndromes myélodysplasiques, néoplasmes myélodysplasiques/ myéloprolifératifs; Néoplasmes myéloprolifératifs, chroniques; La cavité nasale et le cancer des sinus paranasaux (cancer de la tête et du cou); Cancer du nasopharynx (cancer de la tête et du cou); Neuroblastome; Lymphome non hodgkinien; Cancer du poumon non à petites cellules; Cancer de la cavité buccale, cancer des lèvres et de la cavité buccale et cancer de l'oropharynx (cancer de la tête et du cou); Cancer oropharyngé; L'ostéosarcome; Ostéosarcome et Histiocytome fibreux malin de l'os; Cancer des ovaires; Cancer du pancréas; Tumeurs neuroendocrines pancréatiques; Papillomatose; Paraganglioma; Le sinus paranasal et le cancer de la cavité nasale (cancer de la tête et du cou); Cancer parathyroïdien; Cancer du pénis; Cancer péritonéal; Cancer du pharynx (cancer de la tête et du cou); Phéochromocytome; Tumeur hypophysaire; Néoplasme des cellules plasmatiques / myélome multiple; Blastome pleuropulmonaire; Lymphome primaire du SNC (lymphome); Cancer de la prostate; Cancer rectal; Cancer des cellules rénales (rein); Le rétinoblastome; Le rhabdomyosarcome; Le cancer des glandes salivaires (cancer de la tête et du cou); Cancer de l'intestin grêle; Carcinome épidermoïde de la peau; Cancer squameux du cou; Lymphome à lymphocytes T; Cancer des testicules; Cancer de la gorge (cancer de la tête et du cou); Thymome et carcinome thymique; Cancer de la thyroïde; Cancer cellulaire transitionnel du bassin rénal et de l'uretère (cancer du rein (cellules rénales)); Cancer primaire inconnu; Cancer urétral; Cancer de l'utérus, endomètre; Cancer vaginal; Tumeurs vasculaires (sarcome des tissus mous); Cancer vulvaire; Wilms Tumor. [0046] Dans certains modes de réalisation, ledit patient rechute d'un état médical antérieur, par ex. d’une leucémie myéloïde aiguë, et ledit patient a la même leucémie à la rechute. As used herein, the term "patient" refers to a human or other mammalian subject (eg, primate, dog, cat, goat, horse, pig, mouse, rat, rabbit) which may be. affected by a metabolic disorder or cancer. The cancer could be a solid tumor or leukemia. The cancer could be, for example, and not limited to, acute lymphoblastic leukemia (ALL); Acute myeloid leukemia (AML); Adrenocortical carcinoma; Lymphoma related to AIDS; Anal cancer; Astrocytoma; Atypical teratoid / rhabdoid tumor; Basal cell carcinoma of the skin; Cancer of the biliary tract; Bladder cancer; Bone cancer; Breast cancer; Bronchial tumors; Burkitt's lymphoma; Carcinoid tumor; Cardiac tumors; Cancer of the cervix Cholangiocarcinoma; Chordoma; Chronic eosinophilic leukemia; Chronic neutrophilic leukemia; Chronic lymphocytic leukemia (CLL); Chronic myelogenous leukemia (CML); Chronic myeloproliferative neoplasms; Colorectal cancer; Craniopharyngioma; Cutaneous T cell lymphoma; Diffuse large B-cell lymphoma; Ductal carcinoma in situ (DCIS); Embryonic tumors; Germ cell tumors; Endometrial cancer (cancer of the uterus); Ependymoma; Esophageal cancer; Esthesioneuroblastoma (Cancer of the head and neck); Ewing's sarcoma; Ewing's sarcoma (bone cancer); Extracranial germ cell tumor; Extragonadal germ cell tumor; Eye cancer; Fallopian tube cancer; Fibrous histiocytoma of the bone; Cancer of the gallbladder; Cancer of the stomach (stomach); Gastrointestinal carcinoid tumors; Gastrointestinal stromal tumors (GIST); Gestational trophoblastic disease; Tricho leukocyte leukemia; Cancers of the head and neck; Tumors of the heart; Hepatocellular cancer (liver); Hodgkin lymphoma; Hypopharyngeal cancer (cancer of the head and neck); Intraocular melanoma; Islet cell tumors; Kaposi's sarcoma; Kidney (renal cells) Cancer; Langerhans cell histiocytosis; Laryngeal cancer (cancer of the head and neck); Lip and cancer of the oral cavity (cancer of the head and neck); Liver cancer; Lung cancer (non-small cell and small cell); Lymphoma; Male breast cancer; Malignant fibrous histiocytoma; Malignant fibrous histiocytoma of bone and osteosarcoma; Melanoma; Merkel cell carcinoma (skin cancer); Mesothelioma; Metastatic cancer Carcinoma of the midline with changes in the NUT gene; Oral cancer (cancer of the head and neck); Multiple endocrine neoplastic syndromes; Multiple Myeloma Cell Neoplasms / Plasma Neoplasms; Mycosis fungoides (lymphoma); Myelodysplastic syndromes, myelodysplastic / myeloproliferative neoplasms; Myeloproliferative neoplasms, chronic; The nasal cavity and cancer of the paranasal sinuses (cancer of the head and neck); Nasopharyngeal cancer (cancer of the head and neck); Neuroblastoma; Non-Hodgkin lymphoma; Non-small cell lung cancer; Cancer of the oral cavity, cancer of the lips and oral cavity and cancer of the oropharynx (cancer of the head and neck); Oropharyngeal cancer; Osteosarcoma; Osteosarcoma and Malignant Fibrous Histiocytoma of Bone; Ovarian cancer; Pancreatic cancer; Pancreatic neuroendocrine tumors; Papillomatosis; Paraganglioma; Paranasal sinus and cancer of the nasal cavity (cancer of the head and neck); Parathyroid cancer; Penile cancer; Peritoneal cancer; Cancer of the pharynx (cancer of the head and neck); Pheochromocytoma; Pituitary tumor; Plasma cell neoplasm / multiple myeloma; Pleuropulmonary blastoma; Primary CNS lymphoma (lymphoma); Prostate cancer; Rectal cancer; Renal cell cancer (kidney); Retinoblastoma; Rhabdomyosarcoma; Cancer of the salivary glands (cancer of the head and neck); Small intestine cancer; Squamous cell carcinoma of the skin; Squamous cancer of the neck; T cell lymphoma; Testicular cancer; Throat cancer (cancer of the head and neck); Thymoma and thymic carcinoma; Thyroid cancer; Transitional cell cancer of the renal pelvis and ureter (kidney cancer (renal cells)); Primary cancer unknown; Urethral cancer; Cancer of the uterus, endometrium; Vaginal cancer; Vascular tumors (soft tissue sarcoma); Vulvar cancer; Wilms Tumor. [0046] In some embodiments, said patient relapses from a previous medical condition, e.g. acute myeloid leukemia, and said patient has the same leukemia on relapse.
[0047] Dans un autre mode de réalisation, ledit patient rechute d'une condition médicale antérieure, par ex. un syndrome myélodysplasique, et ledit patient a une leucémie différente à la rechute, par ex. une leucémie myéloïde aiguë. [0047] In another embodiment, said patient relapses from a previous medical condition, e.g. a myelodysplastic syndrome, and said patient has different leukemia at relapse, e.g. acute myeloid leukemia.
[0048] Le terme «traitement» ou «avantage thérapeutique» doit être compris comme un acte effectué sur un patient réduisant ou atténuant au moins un effet indésirable ou symptôme associé aux conditions médicales dudit patient souffrant d'un trouble métabolique comprenant le diabète et le cancer. Le terme traitement comprend également un nouveau traitement adjuvant améliorant l'efficacité moyenne actuelle des soins standard selon la publication la plus récente de référence rapportant les résultats du traitement de soins standard sur une cohorte de patients. The term "treatment" or "therapeutic advantage" should be understood as an act performed on a patient reducing or mitigating at least one side effect or symptom associated with the medical condition of said patient suffering from a metabolic disorder including diabetes and diabetes. Cancer. The term treatment also includes a new adjuvant therapy improving the current average efficiency of standard care according to the most recent landmark publication reporting the results of standard care treatment on a cohort of patients.
[0049] L'échantillon de cellules testé par la méthode de la présente invention peut provenir d'un patient atteint d'un cancer, en particulier d'un patient atteint d'une leucémie. Ledit patient peut être à différents stades de la maladie ou à différents stades du soin clinique, par ex. au diagnostic ou à la phase de rémission définie par ex. par le retour à une formule normale de cellules sanguines ou la disparition de type cellulaire anormal abondant. Dans un autre mode de réalisation, un échantillon biologique cellulaire provient dudit patient à la phase de rechute de la maladie. Dans un autre mode de réalisation, un échantillon biologique cellulaire provient d'un patient qui a participé à un essai clinique. [0049] The sample of cells tested by the method of the present invention can come from a patient suffering from cancer, in particular from a patient suffering from leukemia. Said patient may be at different stages of the disease or at different stages of clinical care, e.g. at diagnosis or defined remission phase e.g. by the return to a normal blood cell formula or the disappearance of abundant abnormal cell types. In another embodiment, a cellular biological sample is taken from said patient at the relapse phase of the disease. In another embodiment, a cellular biological sample is from a patient who has participated in a clinical trial.
[0050] Dans certains modes de réalisation, l'échantillon biologique cellulaire testé peut avoir été exposé à des méthodes connues de traitement du cancer, y compris la leucémie, par exemple et peut être traitée par chimiothérapie ou par irradiation ou par des cytokines et des facteurs de croissance pour le traitement de soutien ou par des inhibiteurs ciblant des kinases. Les échantillons de cellules testés par la méthode décrite ici peuvent avoir été aussi pré-exposés à des agents pharmacologiques actifs, par exemple et non limités, les agents suivants: AMD3100, abarelix, aldesleukine, alemtuzumab, alitrétinoïne, allopurinol, altrétamine, anastrozole, arnifostine, trioxyde d'arsenic, asparaginase, azacitidine, béthaméthasone, bevacizumab, bexarotène, bléomycine, bortézomib, busulfan, calusterone, capécitabine, carboplatine, carmustine, agonisme CD44, cetuximab, chlorambucil, cisplatine, cladribine, clofarabine, cyclophosphamide, cytarabine, dacarbazine, dactinomycine, daltéparine de sodium, dasatinib, daunorubicine, décitabine, denileukin diftitox, dexrazoxane, docétaxel, doxorubicine, propionate de dromostanolone, éculizumab, épirubicine, époétine alfa, erlotinib, estramustine, étoposide, étoposide phosphate, exémestane, citrate de fentanyl, filgrastim, floxuridine, fludarabine, fluorouracile, fulvestrant, géfitinib, gemcitabine, gemtuzumab ozogamicine, acétate de goséréline , acétate d'histréline, hydroxyurée, ibritumomab, tiuxétan, idarubicine, ifosfamide, mésylate d'imatinib, inotuzumab, interféron alfa 2a, irinotécan, lapinosib ditosylate, lénalidomide, létrozole, leucovorine, acétate de leuprolide, lévamisole, lomustine, mecloréthamine, acétate de mégestrol, melphalan, mercaptopurine, méthotrexate, méthoxsalène, mitomycine, mitotane, mitoxantrone, nandrolone, phénpropionate, nélarabine, nofétumomab, oxaliplatine, paclitaxel, pamidronate, panitumumab, pegaspargase, pegfilgrastim, pemetrexed disodique, pentostatine, pipobroman, plicamycine, prednisolone, procarbazine, quinacrine, rasburicase, rituximab, sargramostim , sorafénib, streptozocine, sunitinib, maléate de sunitinib, tamoxifène, temozolomide, téniposide, testolactone, thalidomide, thioguanine, thiotepa, topotécan, torémifène, tositumomab, trastuzumab, trétinoïne, uracile, valrubicine, vinblastine, vincristine, vinorelbine, vorinostat, zolédronate. [0050] In some embodiments, the cell biological sample tested may have been exposed to known methods of treating cancer, including leukemia, for example, and may be treated with chemotherapy or radiation or with cytokines and drugs. growth factors for supportive therapy or with inhibitors targeting kinases. Cell samples tested by the method described here may also have been pre-exposed to pharmacologically active agents, for example, but not limited to the following agents: AMD3100, abarelix, aldesleukin, alemtuzumab, alitretinoin, allopurinol, altretamine, anastrozole, arnifostine , arsenic trioxide, asparaginase, azacitidin, bethamethasone, bevacizumab, bexarotene, bleomycin, bortezomib, busulfan, calusterone, capecitabine, carboplatin, carmustine, CD44 agonism, cetuximab, chlorambucil, cisplatin, cladabospinazin, cytarofibazin, cytarofarabazin, cytarofarabine dactinomycin, sodium dalteparin, dasatinib, daunorubicin, decitabine, denileukin diftitox, dexrazoxane, docetaxel, doxorubicin, dromostanolone propionate, eculizumab, epirubicin, epoetin alfa, erlotinibidinibrate, etgrosinibidin, estramuroside, exgrosimidiniboxide, estramustanyrate, etgroxemanyrate, estramustanyidine, estramustanyidine , fludarabine, fluorouracil, fulvestrant, gefitinib, gemcitabine, gemtuzumab ozogamicin, goserelin acetate, histrelin acetate, hydroxyurea, ibritumomab, tiuxetan, idarubicin, ifosfamide, imatinibide 2 mesylate, lenibinfa-alfa, inotuzabidumab, imatinibecanida 2, lenibinfa-alfa, or inotuzabidum , letrozole, leucovorin, leuprolide acetate, levamisole, lomustine, meclorethamine, megestrol acetate, melphalan, mercaptopurine, methotrexate, methoxsalene, mitomycin, mitotane, mitoxantrone, nandrolone, nandrolabetumaromelpropionate, pepamidumparumelase, peparumaromitinate, pepamidumparumelpropionate, pegasidium, peparumaromelpropionate , pegfilgrastim, pemetrexed disodium, pentostatin, pipobroman, pl icamycin, prednisolone, procarbazine, quinacrine, rasburicase, rituximab, sargramostim, sorafenib, streptozocin, sunitinib, sunitinib maleate, tamoxifen, temozolomide, teniposide, testolactone, thalidomide, thiuznei-tomino, topecanicin, tricaminoid, toepecan, topecan, toepecan, toepecan, topotecan, thiuzemotin, topecan, topecan, toepecanic valrubicin, vinblastine, vincristine, vinorelbine, vorinostat, zoledronate.
[0051] "test de survie à basse température ", "exposition au froid", "défi à froid", " test de survie à basse température à 4 degrés Celsius", sont utilisés ici indifféremment et se rapportent à l'incubation échantillon de cellules testé à une température de refroidissement excluant les températures de congélation, et comprenant tous les aspects et modes de réalisation décrits ici. "Low temperature survival test", "cold exposure", "cold challenge", "4 degree Celsius low temperature survival test" are used interchangeably here and relate to sample incubation of Cells tested at a cooling temperature excluding freezing temperatures, and including all aspects and embodiments described herein.
[0052] Le terme "température" est défini comme un niveau d'énergie thermique exprimé en degrés Celsius. "Basse température" entend signifier inférieur à un niveau d'énergie thermique physiologique, au moins 10 degrés Celsius plus bas ou au moins 20 degrés Celsius plus bas ou au moins 30 degrés Celsius plus bas que la température physiologique interne moyenne de référence du spécimen dont provient l'échantillon biologique cellulaire. La référence physiologique de 37 degrés Celsius est entendue si l'échantillon cellulaire provient d'un spécimen humain. De préférence, la température est dans la plage des températures de conservation du refroidissement entre 2 et 10 degrés Celsius. Ainsi, le terme "basse température" est également destiné à signifier "conditions de conservation de refroidissement". L'invention concerne des cellules de mammifères homéothermes et n'est pas apparentée à des cellules d'espèces de mammifères non homéothermes et éventuellement hétérothermiques telles que par ex. le spermophile arctique, Spermophilus parryii ou l'ornithorynque à bec de canard Ornithorhynchus anatinus. The term "temperature" is defined as a level of thermal energy expressed in degrees Celsius. "Low temperature" means lower than a physiological thermal energy level, at least 10 degrees Celsius lower or at least 20 degrees Celsius lower or at least 30 degrees Celsius lower than the reference physiological mean internal temperature of the specimen of which comes from the cellular biological sample. The physiological reference of 37 degrees Celsius is heard if the cell sample is from a human specimen. Preferably, the temperature is in the range of cooling preservation temperatures between 2 and 10 degrees Celsius. Thus, the term "low temperature" is also intended to mean "cooling preservation conditions". The invention relates to cells of homeothermic mammals and is unrelated to cells of non-homeothermic mammalian species and possibly heterothermic such as e.g. the arctic ground squirrel, Spermophilus parryii or the duck-billed platypus Ornithorhynchus anatinus.
[0053] Des termes tels que "composé", "composé candidat", "agent candidat", "agent bioactif candidat" ou équivalents grammaticaux désignent ici toute molécule, par ex. des protéines (c'est-à-dire, des peptides et des polypeptides), des polysaccharides, de petites molécules organiques ou inorganiques ou des polynucléotides. De préférence, l'agent candidat a une petite taille avec un poids moléculaire inférieur à 3000 Daltons. [0053] Terms such as "compound", "candidate compound", "candidate agent", "candidate bioactive agent" or grammatical equivalents herein refer to any molecule, e.g. proteins (i.e., peptides and polypeptides), polysaccharides, small organic or inorganic molecules or polynucleotides. Preferably, the candidate agent is small in size with a molecular weight of less than 3000 Daltons.
[0054] 2. Méthode de mesure de l’OxPhos [0054] 2. OxPhos measurement method
[0055] Les inventeurs ont identifié une nouvelle méthode non évidente pour déterminer si une cellule utilise un métabolisme de phosphorylation oxydative (OxPhos) ou un métabolisme glyco lytique (GLYCO). The inventors have identified a new, non-obvious method to determine whether a cell uses an oxidative phosphorylation metabolism (OxPhos) or a glyco lytic metabolism (GLYCO).
[0056] L’invention concerne une méthode in vitro pour déterminer la voie métabolique suivie par une population de cellules de mammifère pour générer l’ATP, la méthode consistant à mesurer le taux de survie de la population de cellules lorsqu’elle est soumise à une température comprise entre 2 et 10°C, un taux de survie élevé étant associé à la voie de la glycolyse et un taux de survie faible étant associé à la voie de la phosphorylation oxydative (voie OxPhos). The invention relates to an in vitro method for determining the metabolic pathway followed by a population of mammalian cells to generate ATP, the method comprising measuring the survival rate of the population of cells when subjected to a temperature between 2 and 10 ° C, a high survival rate being associated with the glycolysis pathway and a low survival rate being associated with the oxidative phosphorylation pathway (OxPhos pathway).
[0057] Dans un mode de réalisation, l'exposition à la basse température n'a aucun effet sur la cellule ou les cellules testées. [0057] In one embodiment, exposure to the low temperature has no effect on the cell or cells tested.
[0058] Dans un mode de réalisation, la cellule ou les cellules testées est ou sont sensible(s) à l'exposition à la basse température. [0058] In one embodiment, the cell or cells tested is or are sensitive to exposure to the low temperature.
[0059] Dans un mode de réalisation, la cellule testée ou les cellules est ou sont sensibles à l'exposition à la basse température en raison de son ou leur métabolisme énergétique OxPhos (FIGURE 1). [0059] In one embodiment, the test cell or cells is or are sensitive to exposure to low temperature due to its or their OxPhos energy metabolism (FIGURE 1).
[0060] Dans un mode de réalisation, la cellule ou les cellules testées est ou sont insensible(s) à l'exposition à la basse température en raison de son ou leur métabolisme énergétique glyco lytique (FIGURE 1). [0060] In one embodiment, the cell or cells tested is or are insensitive to low temperature exposure due to its or their glyco lytic energy metabolism (FIGURE 1).
[0061] La méthode comprend le maintien de l'échantillon cellulaire testé à basse température sur une période de temps. [0062] La méthode peut comprendre le maintien l'échantillon cellulaire testé sur une période de temps de à une température basse constante ou variable. The method includes maintaining the tested cell sample at low temperature over a period of time. The method can include maintaining the tested cell sample over a period of time at a constant or variable low temperature.
[0063] La température basse définie peut être de 10°C ou moins, 9°C ou moins, 8°C ou moins, 7°C ou moins, 6°C ou moins, 5°C ou moins, 4°C ou moins, 3°C ou moins, 2°C et non plus bas. [0063] The set low temperature can be 10 ° C or less, 9 ° C or less, 8 ° C or less, 7 ° C or less, 6 ° C or less, 5 ° C or less, 4 ° C or less, 3 ° C or less, 2 ° C and not lower.
[0064] De préférence, la température appliquée est comprise entre 3°C et 5°C inclus. Preferably, the temperature applied is between 3 ° C and 5 ° C inclusive.
[0065] Selon un mode de réalisation préféré, la population de cellules est soumise à une température d’environ 4°C. [0065] According to a preferred embodiment, the cell population is subjected to a temperature of about 4 ° C.
[0066] Dans un mode de réalisation, le métabolisme énergétique OxPhos des cellules testées est modifié par des procédés bien connus dans l'art (par exemple pharmacologiquement ou génétiquement) et conduit à une modification de leur sensibilité à l'exposition à la basse température par rapport aux cellules non modifiées. [0066] In one embodiment, the OxPhos energy metabolism of the cells tested is modified by methods well known in the art (for example pharmacologically or genetically) and results in a modification of their sensitivity to exposure to low temperature. compared to unmodified cells.
[0067] Dans un mode de réalisation, le métabolisme énergétique OxPhos des cellules testées est modifié avec une amplitude différente, ce qui conduit à une amplitude de sensibilité différente de l'exposition à la basse température par rapport aux cellules non modifiées. In one embodiment, the OxPhos energy metabolism of the cells tested is modified with a different amplitude, which leads to a different amplitude of sensitivity of the exposure to the low temperature compared to the unmodified cells.
[0068] Dans un mode de réalisation, une régression linéaire ou non linéaire entre l'amplitude du métabolisme énergétique d'OxPhos et l'amplitude de la sensibilité à l'exposition à la basse température est établie et permet d’établir une courbe étalon. In one embodiment, a linear or non-linear regression between the amplitude of the energy metabolism of OxPhos and the amplitude of the sensitivity to exposure to low temperature is established and makes it possible to establish a standard curve. .
[0069] Dans un mode de réalisation, ladite sensibilité est mise en évidence en mesurant la viabilité cellulaire. [0069] In one embodiment, said sensitivity is demonstrated by measuring cell viability.
[0070] Dans un mode de réalisation, la méthode de l'invention mesurant l'OxPhos comprend l'étape consistant à surveiller la sensibilité de l'exposition à la basse température à travers la mesure de la variation de la viabilité cellulaire. [0070] In one embodiment, the method of the invention measuring OxPhos comprises the step of monitoring the sensitivity of the exposure to low temperature through the measurement of the variation in cell viability.
[0071] Dans certains modes de réalisation, la variation de la viabilité cellulaire mesurée pendant ou après l'exposition à la basse température est une réduction de la viabilité. La réduction de la viabilité doit être comprise ici comme une perte de viabilité comparée à la viabilité du contrôle. Le métabolisme OxPhos révélé par la sensibilité à la basse température peut être admis pour perte de viabilité de 5% ou plus, 10% ou plus, 15% ou plus, 20% ou plus, 25% ou plus, 30% ou plus, 35 % ou plus, 40% ou plus, 45% ou plus, 50% ou plus, 55% ou plus, 60% ou plus, 65% ou plus, 70% ou plus, 75% ou plus, 80% ou plus, 85 % ou plus, 90% ou plus, 95% ou plus par rapport à un échantillon cellulaire contrôle. [0071] In some embodiments, the change in cell viability measured during or after exposure to the low temperature is a reduction in viability. The reduction in viability should be understood here as a loss in viability compared to the viability of the control. OxPhos metabolism revealed by sensitivity to low temperature may be admitted for loss of viability of 5% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, 25% or more, 30% or more, 35 % or more, 40% or more, 45% or more, 50% or more, 55% or more, 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more by compared to a control cell sample.
[0072] De préférence, la mesure d'au moins 20% à 30% de variation de la viabilité cellulaire, par rapport à un échantillon cellulaire témoin, est un marqueur d'un métabolisme OxPhos. Preferably, the measurement of at least 20% to 30% variation in cell viability, relative to a control cell sample, is a marker of OxPhos metabolism.
[0073] La variation de viabilité cellulaire peut être déterminée après 5 heures (h), après 8h, après 16h, 24h, 32h, 40h, 48h, 72h, ou 96h d’incubation à basse température de l'échantillon cellulaire testé. The variation in cell viability can be determined after 5 hours (h), after 8 h, after 16 h, 24 h, 32 h, 40 h, 48 h, 72 h, or 96 h of incubation at low temperature of the tested cell sample.
[0074] Selon un mode de réalisation préféré, la mesure du taux de survie est effectuée dans les 48 heures. [0074] According to a preferred embodiment, the measurement of the survival rate is carried out within 48 hours.
[0075] De préférence, la mesure d'au moins 20% à 30% de variation de la viabilité cellulaire devrait être effectuée pendant les 36 premières heures d'exposition à basse température constante comprises entre 3 et 5 degrés Celsius. Preferably, the measurement of at least 20% to 30% variation in cell viability should be carried out during the first 36 hours of exposure to a constant low temperature of between 3 and 5 degrees Celsius.
[0076] L'approche pour estimer la perte de viabilité cellulaire peut être réalisée tout en maintenant l'échantillon cellulaire à basse température si l'approche et le(s) paramètre(s) de lecture choisis sont compatibles avec la basse température. The approach to estimate the loss of cell viability can be carried out while maintaining the cell sample at low temperature if the approach and the chosen reading parameter (s) are compatible with the low temperature.
[0077] Certains tests de viabilité ne peuvent pas être effectués à basse température, par ex. mesure enzymatique. Ainsi, dans un certain mode de réalisation, l'échantillon cellulaire testé peut être transféré après l'exposition au froid à une température conventionnelle permissive, par exemple à 37 degrés Celsius pour réaliser le test de viabilité choisi, par exemple et non limité à, un test colorimétrique d'une enzyme impliquée dans la viabilité cellulaire. [0077] Some viability tests cannot be performed at low temperature, eg. enzymatic measurement. Thus, in a certain embodiment, the tested cell sample can be transferred after exposure to cold at a permissive conventional temperature, for example 37 degrees Celsius to perform the chosen viability test, for example and not limited to, a colorimetric test of an enzyme involved in cell viability.
[0078] Par conséquent, tous les tests de viabilité pour mesurer les caractéristiques morphologiques et / ou biochimiques pourraient être appliqués pour déterminer la sensibilité de l'échantillon cellulaire à l'exposition au froid. [0078] Therefore, all viability tests to measure morphological and / or biochemical characteristics could be applied to determine the sensitivity of the cell sample to exposure to cold.
[0079] L'invention concerne une méthode de classement du niveau de métabolisme OxPhos d'une ou de plusieurs cellules. De préférence, le niveau de métabolisme OxPhos est établi en comparant la réponse d'échantillon cellulaire testée déterminée par la méthode de l'invention, avec une courbe standard réponse générée avec de multiples échantillons cellulaires témoins. The invention relates to a method for classifying the level of OxPhos metabolism of one or more cells. Preferably, the level of OxPhos metabolism is established by comparing the tested cell sample response determined by the method of the invention, with a response standard curve generated with multiple control cell samples.
[0080] La perte de viabilité est normalisée par rapport à un échantillon cellulaire témoin. L'échantillon cellulaire contrôle peut être: The loss of viability is normalized relative to a control cell sample. The control cell sample can be:
i) un doublon de l'échantillon cellulaire testé, ne suivant pas le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius, et dont la viabilité est déterminée in vitro peu après le prélèvement chez le patient ou bien est déterminé en même temps de l'échantillon cellulaire testé considérant que dans ce cas il a été maintenu dans des conditions optimisées évidentes pour l'homme de l'art (par exemple à 37 degrés Celsius). i) a duplicate of the cell sample tested, not following the low temperature survival test at 4 degrees Celsius, and whose viability is determined in vitro shortly after collection from the patient or is determined at the same time from the 'cell sample tested considering that in this case it was maintained under optimized conditions obvious to those skilled in the art (for example at 37 degrees Celsius).
ii) d'autres cellules qui suivent le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius en parallèle de l'échantillon cellulaire testé, d'autres cellules présentant éventuellement un profil de différenciation différent des cellules testées et ayant un métabolisme glyco lytique connu et une résistance à l'exposition au froid prédéfinie. Eventuellement, si l'échantillon cellulaire testé n'est pas sain, par ex. si l'échantillon cellulaire provient d'un patient atteint d'un cancer, l'échantillon cellulaire témoin peut également être constitué de cellules présentant un profil de différenciation comparable mais émanant d'un patient sain, par ex. des cellules B normales pourraient être un contrôle approprié si l'échantillon cellulaire testé est un échantillon de leucémie à cellules B ou par exemple un myéloblaste ou un monocyte pourrait être un échantillon cellulaire contrôle approprié pour la leucémie myéloïde. Alternativement des cellules saines présentant les même marqueurs extracellulaires pourraient être utilisées comme contrôle approprié par exemple des cellules normales CD45+CD34+ issue d’un individu sain sans pathologie pourraient composer l’échantillon cellulaire contrôle approprié pour l’échantillon testé de la leucémie myéloïde aiguë composé de cellules CD34+. Dans un mode de réalisation, si l'immunohistochimie (IHC) est la méthode choisie pour mesurer la variation de la viabilité cellulaire après le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius, la population témoin pourrait être les cellules non tumorales dans la section tissulaire entourant la population tumorale. ii) other cells which follow the low temperature survival test at 4 degrees Celsius in parallel with the tested cell sample, other cells possibly showing a differentiation profile different from the cells tested and having a known glyco lytic metabolism and a predefined resistance to cold exposure. Optionally, if the tested cell sample is not healthy, e.g. if the cell sample is from a cancer patient, the control cell sample can also consist of cells showing a comparable differentiation profile but from a healthy patient, e.g. normal B cells could be an appropriate control if the cell sample tested is a B cell leukemia sample or for example a myeloblast or monocyte could be an appropriate control cell sample for myeloid leukemia. Alternatively, healthy cells exhibiting the same extracellular markers could be used as an appropriate control for example normal CD45 + CD34 + cells from a healthy individual without pathology could compose the appropriate control cell sample for the sample tested for acute myeloid leukemia compound of CD34 + cells. In one embodiment, if immunohistochemistry (IHC) is the method chosen to measure the change in cell viability after the low temperature survival test at 4 degrees Celsius, the control population could be the non-tumor cells in section tissue surrounding the tumor population.
iii) d'autres cellules qui suivent le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius mais qui sont aussi dans l'échantillon cellulaire testé, avec un profil de différenciation différent, avec un métabolisme glyco lytique non pathologique, et une résistance à l'exposition au froid prédéfinie, par ex. des lymphocytes T normaux dans un échantillon de sang d'un patient atteint de leucémie myéloïde aiguë. iv) aucun autre contrôle traité en parallèle de l'échantillon cellulaire testé, mais une valeur seuil déterminée par la réponse médiane d'une large cohorte d'échantillons cellulaires sains soumis aux mêmes conditions. iii) other cells which follow the low temperature survival test at 4 degrees Celsius but which are also in the tested cell sample, with a different differentiation profile, with non-pathological glyco lytic metabolism, and resistance to 'pre-defined cold exposure, eg. normal T cells in a blood sample from a patient with acute myeloid leukemia. iv) no other control processed in parallel with the cell sample tested, but a cutoff value determined by the median response of a large cohort of healthy cell samples subjected to the same conditions.
[0081] De préférence, l'échantillon cellulaire témoin est mesuré en même temps que les échantillons l'échantillon cellulaire testé. Preferably, the control cell sample is measured at the same time as the samples the tested cell sample.
[0082] Le seul changement de paramètre entre les échantillons cellulaires soumis au froid et les échantillons cellulaires témoins devrait être la différence de température. Par exemple et de manière non limitative, l'échantillon cellulaire témoin doit être maintenu dans le même milieu, à la même densité cellulaire, dans le même système de culture plastique, avec la même pression et atmosphère gazeuse. [0082] The only parameter change between the cell samples subjected to cold and the control cell samples should be the temperature difference. For example and without limitation, the control cell sample must be maintained in the same medium, at the same cell density, in the same plastic culture system, with the same pressure and gas atmosphere.
[0083] Les tests de viabilité appliqués peuvent mesurer des paramètres morphologiques tels que la perte d'imperméabilité des membranes cellulaires ou organelles. La perte de viabilité induite par le test de survie à basse température peut être quantifiée par la mesure de paramètres biologiques cellulaires tels que la perte d'imperméabilité des membranes cellulaires ou celle des organelles. L'imagerie pourrait être réalisée par microscopie. La microscopie pourrait être réalisée sur des cellules vivantes ou après fixation par exemple pendant une période d'incubation avec une solution contenant du paraformaldéhyde. Une méthode d'immunohistochimie (IHC) pourrait être utilisée pour l'imagerie dans le contexte d'une tumeur solide. L'IHC fournit spécifiquement une méthode de détection in situ d'un ou de plusieurs marqueurs dans un échantillon de tissu. L'organisation cellulaire globale de l'échantillon de tissu est maintenue au cours de l’IHC permettant l'identification de la zone tumorale et non tumorale. Typiquement, un échantillon cellulaire est fixé avec de la formaline, incorporé dans de la paraffine et coupé en sections pour la coloration et l'inspection subséquente par microscopie optique. Pour l'IHC, la procédure de coloration appropriée à choisir pour distinguer les cellules vivantes / mortes induites par le CKC ne peut pas être affectée par l'étape de fixation ou doit être effectuée avant l'étape de fixation. The viability tests applied can measure morphological parameters such as the loss of impermeability of cell or organelle membranes. The loss of viability induced by the low temperature survival test can be quantified by measuring cellular biological parameters such as the loss of impermeability of cell membranes or that of organelles. Imaging could be done by microscopy. The microscopy could be carried out on living cells or after fixation, for example during an incubation period with a solution containing paraformaldehyde. An immunohistochemistry (IHC) method could be used for imaging in the context of a solid tumor. The IHC specifically provides a method of in situ detection of one or more markers in a tissue sample. The overall cellular organization of the tissue sample is maintained during the IHC allowing identification of the tumor and non-tumor area. Typically, a cell sample is fixed with formalin, embedded in paraffin, and cut into sections for staining and subsequent inspection by light microscopy. For IHC, the appropriate staining procedure to choose to distinguish CKC-induced living / dead cells cannot be affected by the fixation step or must be performed before the fixation step.
[0084] L'imagerie des cellules vivantes peut être une approche préférée en utilisant des systèmes d'imagerie en simultané connus comprenant, par exemple et sans s'y limiter, la station d'imagerie cellulaire EVOS™ FLoid™ - Thermo Fisher Scientific, l'imageur cellulaire InCellis - Bertin Instruments, le BioStation IM-Q - NIKON, la Cytation 5 - BioTek Instruments ou l’Incucyte - Sartorious. Dans un autre mode de réalisation, des systèmes d’imagerie cellulaire à haut débit ou criblage cellulaire HCS (haute densité) pourraient être utilisés tels que Opéra, Opérette - PerkinElmer, Celllnsight CX7 - Thermo Scientific. Dans un autre mode de réalisation, des systèmes de cytométrie en flux pourrait être choisie tels que FACSCalibur FACSCanto Fortessa - BD Biosciences, ou MACSQuant® - Miltenyi Biotec ou FlowSight® Imaging Flow Cytometer - MilliporeSigma. [0084] Living cell imaging may be a preferred approach using known simultaneous imaging systems including, for example and without limitation, the EVOS ™ FLoid ™ Cell Imaging Station - Thermo Fisher Scientific, the InCellis cell imager - Bertin Instruments, the BioStation IM-Q - NIKON, the Cytation 5 - BioTek Instruments or the Incucyte - Sartorious. In another embodiment, high throughput cell imaging or HCS (high density) cell screening systems could be used such as Opera, Operetta - PerkinElmer, Celllnsight CX7 - Thermo Scientific. In another embodiment, flow cytometry systems could be chosen such as FACSCalibur FACSCanto Fortessa - BD Biosciences, or MACSQuant® - Miltenyi Biotec or FlowSight® Imaging Flow Cytometer - MilliporeSigma.
Dans un autre mode de réalisation, des compteurs de cellules automatisés capables de mesurer la viabilité et la taille moyenne des cellules pourraient être utilisés tels que Countess II -ThermoFisher Scientific, Analyseur de cellules Vi-CELL - Beckman Coulter ou Muse™ Cell Analyzer - MilliporeSigma. In another embodiment, automated cell counters capable of measuring viability and average cell size could be used such as Countess II -ThermoFisher Scientific, Vi-CELL Cell Analyzer - Beckman Coulter or Muse ™ Cell Analyzer - MilliporeSigma .
[0085] Dans un mode de réalisation, l'invention fournit une méthode exécutée par un seul dispositif d’analyse, pour déterminer la sensibilité à l'exposition au froid d'un échantillon cellulaire. [0085] In one embodiment, the invention provides a method, performed by a single analyzer, for determining the sensitivity to cold exposure of a cell sample.
[0086] Dans un autre mode de réalisation, la sensibilité à l'exposition au froid d'un échantillon cellulaire est déterminée par plus d'un dispositif d’analyse. [0086] In another embodiment, the sensitivity to cold exposure of a cell sample is determined by more than one testing device.
[0087] L'homme du métier reconnaîtra en outre une grande variété de procédures distinctes et de dispositif d’analyse pour mesurer la sensibilité au froid qui peuvent être développés sur la base de la description fournie ici. [0087] Those skilled in the art will further recognize a wide variety of distinct procedures and assay devices for measuring cold sensitivity which may be developed based on the description provided herein.
[0088] Dans certains modes de réalisation, les cellules testées peuvent être colorées avec un colorant fluorescent avant l'analyse. In some embodiments, the tested cells can be stained with a fluorescent dye prior to analysis.
[0089] Dans certains modes de réalisation, des réactifs de viabilité cellulaire sont utilisés pour mesurer la sensibilité au froid de l'échantillon cellulaire testé. [0089] In some embodiments, cell viability reagents are used to measure the cold sensitivity of the cell sample being tested.
[0090] Les réactifs de viabilité cellulaire peuvent être des colorants d'ADN imperméables à la membrane cellulaire et / ou un colorant sensible à l'activité métabolique mitochondriale et / ou des sondes sensibles au potentiel mitochondrial. En variante, l'homme du métier choisira en outre une grande variété de réactifs de viabilité distincts. Cell viability reagents can be DNA stains impermeable to the cell membrane and / or a dye sensitive to mitochondrial metabolic activity and / or probes sensitive to mitochondrial potential. Alternatively, one skilled in the art will further choose a wide variety of distinct viability reagents.
[0091] Dans certains modes de réalisation, des colorants d'ADN imperméables aux cellules peuvent être utilisés pour déterminer la viabilité de l'échantillon cellulaire testé, par ex. mais pas limité à, en utilisant PicoGreen® -Invitrogen; Helixyte Green (TM) -AAT Bioquest; 7-AAD (7-aminoactinomycine D); L'iodure de propidium; SYTOX® AADvanced™, SYTOX® Bleu, SYTOX® Orange, SYTOX® Rouge, SYTOX™ Vert, ThermoFisher scientifique; DRAQ7™, BioLegend; Bleu Trypan; DAPI (4 6-diamidino- 2-phénylindole). [0091] In some embodiments, cell-impermeable DNA stains can be used to determine the viability of the cell sample being tested, e.g. but not limited to, using PicoGreen® -Invitrogen; Helixyte Green (TM) -AAT Bioquest; 7-AAD (7-aminoactinomycin D); Propidium iodide; SYTOX® AADvanced ™, SYTOX® Blue, SYTOX® Orange, SYTOX® Red, SYTOX ™ Green, Scientific ThermoFisher; DRAQ7 ™, BioLegend; Trypan Blue; DAPI (4 6-diamidino-2-phenylindole).
[0092] Dans certains modes de réalisation, le colorant sensible à l'activité métabolique mitochondriale peut être utilisé pour déterminer la sensibilité au froid de l'échantillon cellulaire testé, par exemple mais pas limité, à Resazurin; Les sels de tétrazolium MTT, MTS, XTT et WST-1. In some embodiments, the dye sensitive to mitochondrial metabolic activity can be used to determine the cold sensitivity of the cell sample tested, eg, but not limited to, Resazurin; The tetrazolium salts MTT, MTS, XTT and WST-1.
[0093] Dans certains modes de réalisation, des sondes sensibles au potentiel mitochondrial peuvent être utilisées pour déterminer la sensibilité au froid de l'échantillon cellulaire testé, par ex. mais non limité à, TMRE (tétraméthylrhodamine, ester éthylique, perchlorate), JC-1 (5,5',6,6'-tétrachloro-l,r,3,3'-tétraéthylbenzimidazolyl-carbo-cyanine iodure) et JC-9 (iodure de 3,3'-diméthyl-[:S-naphtoxazolium) MitoTracker Orange CMTMRos et MitoTracker Red CMXRos ThermoFisher scientific. In some embodiments, mitochondrial potential sensitive probes can be used to determine the cold sensitivity of the tested cell sample, e.g. but not limited to, TMRE (tetramethylrhodamine, ethyl ester, perchlorate), JC-1 (5,5 ', 6,6'-tetrachloro-1, r, 3,3'-tetraethylbenzimidazolyl-carbo-cyanine iodide) and JC- 9 (3,3'-dimethyl iodide - [: S-naphthoxazolium) MitoTracker Orange CMTMRos and MitoTracker Red CMXRos ThermoFisher scientific.
[0094] L'homme de l'art reconnaîtra en outre une grande variété de réactif et de protocole distincts pour mesurer la viabilité cellulaire réalisable après le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius qui peut être développée sur la base de la description fournie ici. [0094] Those skilled in the art will further recognize a wide variety of distinct reagents and protocols for measuring cell viability achievable after the low temperature 4 degree Celsius survival test which can be developed based on the description. provided here.
[0095] Dans certains modes de réalisation, le réactif et le protocole choisis pour mesurer la viabilité cellulaire ne sont pas utilisés après le test de survie à basse température mais pendant le test de survie à basse température par exemple si une mesure continue "en direct" est effectuée pendant le test de survie à basse température en utilisant le dispositif décrit ci-dessus (par exemple Incucyte - Sartorious). In certain embodiments, the reagent and the protocol chosen to measure cell viability are not used after the low temperature survival test but during the low temperature survival test, for example if a measurement continues "live. "is performed during the low temperature survival test using the device described above (eg Incucyte - Sartorious).
[0096] Les échantillons cellulaires testés peuvent être directement isolés à partir des patients et ensuite testés directement in vitro dans la méthode décrite ici sans culture préalable ou autre manipulation. The cell samples tested can be directly isolated from the patients and then tested directly in vitro in the method described herein without prior culture or other manipulation.
[0097] Dans un autre mode de réalisation, une modification chimique pourrait être appliquée à l'échantillon cellulaire comprenant un rinçage avec un milieu osmotique tel qu'une solution saline tamponnée au phosphate ou le remplacement du sérum de l’échantillon cellulaire original par un milieu de culture. En outre, avant le remplacement du milieu, par exemple, avec du milieu RPMI, l'échantillon cellulaire testé pourrait également être manipulé in vitro et suivre différentes procédures possibles telles qu’une centrifugation à gradient de densité, une sélection magnétique, un tri de cellules en cytométrie en flux. [0097] In another embodiment, a chemical modification could be applied to the cell sample comprising rinsing with an osmotic medium such as phosphate buffered saline or replacing the serum from the original cell sample with a culture centre. In addition, before the replacement of the medium, for example, with RPMI medium, the tested cell sample could also be manipulated in vitro and follow different possible procedures such as density gradient centrifugation, magnetic selection, cell sorting by flow cytometry.
[0098] Dans un autre mode de réalisation, l'échantillon cellulaire testé pourrait être des cellules en suspension, ou des cellules adhérentes. L'échantillon cellulaire peut être conservé dans un conteneur stérile unique tel que des flacons de culture ou des boîtes de Pétri ou des cultures multi-puits, 4 puits, 6 puits, 12 puits, 24 puits, 48 puits, 96 puits, 384- puits, en utilisant une méthode conventionnelle décrite. In another embodiment, the cell sample tested could be cells in suspension, or adherent cells. The cell sample can be stored in a single sterile container such as culture flasks or petri dishes or multi-well cultures, 4-well, 6-well, 12-well, 24-well, 48-well, 96-well, 384- well, using a conventional method described.
[0099] Les cellules adhérentes peuvent être maintenues adhérentes à la fois pour la période de l'exposition au froid et pour la mesure de la viabilité. Alternativement, les cellules adhérentes peuvent être maintenues adhérentes pour l'exposition au froid et ensuite mises en suspension par différentes méthodes bien connues dans l'art, par exemple après un traitement à la trypsine, avant l'analyse de la viabilité cellulaire. Alternativement, les cellules adhérentes sont mises en suspension à la fois pour l'exposition au froid et pour l'analyse de viabilité cellulaire. The adherent cells can be maintained adherent both for the period of cold exposure and for the measurement of viability. Alternatively, the adherent cells can be kept adherent for exposure to cold and then suspended by various methods well known in the art, for example after treatment with trypsin, before analysis of cell viability. Alternatively, the adherent cells are suspended both for cold exposure and for cell viability analysis.
[0100] Aux fins d'une autre application de l'invention revendiquée ici, l'échantillon cellulaire peut devoir rester en culture in vitro pendant une courte période, par ex. quelques heures ou pour une période plus longue, par ex. quelques jours ou quelques semaines avant d’initier le test de survie à basse température. De nombreuses recherches, y compris la nôtre, ont rapporté l'avantage d'effectuer la culture de cellules cancéreuses primaires avec des cellules stromales nourricières adhérentes. Cette procédure est appelée une co-culture. Dans certains modes de réalisation, le test de survie à basse température est effectué en co culture. [0100] For the purposes of a further application of the invention claimed herein, the cell sample may need to remain in culture in vitro for a short time, e.g. a few hours or for a longer period, eg. a few days or weeks before initiating the low temperature survival test. Much research, including ours, has reported the benefit of culturing primary cancer cells with adherent feeder stromal cells. This procedure is called a co-culture. In some embodiments, the low temperature survival test is performed in coculture.
[0101] Des cellules stromales appropriées sont connues de l'homme de l'art. [0101] Suitable stromal cells are known to those skilled in the art.
[0102] Les cellules testées provenant de l'échantillon cellulaire prélevé pourraient être placées dans un milieu de culture artificiel utilisé de manière standard dans les laboratoires après centrifugation. Lesdites cellules testées peuvent être placées dans un milieu tel que par ex. BME; CMRL; Milieu indépendant du C02; DMEM Media; Mélange de nutriments F-12 F-12 de Ham; Le milieu essentiel minimal de Glasgow (GMEM); MEM amélioré; Iscove (IMDM); L-15 de Leibovitz; McCoy's 5 A; MCDB 131; Minimum Essential Media (MEM); Milieu d'Eagle modifié (MEM); Le milieu de Waymouth; Williams 'Media E; Milieu de culture à long terme Myelocult® (StemCell Technologies), y compris la solution saline tamponnée au phosphate (PBS). Le milieu peut être additionné ou non de rouge de phénol et/ou de L-glutamine et/ou de tampon HEPES et/ou de pyruvate de sodium et / ou d'antibiotiques ou encore modifiés par exemple avec différentes concentrations de glucose par exemple et non limitées à 0 g/L de glucose ou environ 0,25 g/L ou moins ou environ 0,5 g/L ou moins ou environ 1 g/L ou moins ou environ 2 g/L ou moins ou environ 3 g/L ou moins ou environ 4 g/L ou inférieure ou d'environ 5 g/L ou moins ou d'environ 6 g/L ou moins. Dans certains modes de réalisation, les milieux sont soit sans sérum, soit supplémentés avec un pourcentage différent d'un ou plusieurs sérums de veaux foetaux, de chevaux ou humains, ou sérums, typiquement avec 5% ou 10% ou 15% ou 20%. [0102] The cells tested from the collected cell sample could be placed in an artificial culture medium used as standard in laboratories after centrifugation. Said test cells can be placed in a medium such as e.g. BME; CMRL; Medium independent of C02; DMEM Media; Ham F-12 F-12 Nutrient Blend; Glasgow's Minimum Essential Medium (GMEM); Improved MEM; Iscove (IMDM); L-15 from Leibovitz; McCoy's 5 A; MCDB 131; Minimum Essential Media (MEM); Modified Eagle's Medium (MEM); The middle of Waymouth; Williams' Media E; Myelocult® Long-Term Culture Medium (StemCell Technologies), including solution Phosphate buffered saline (PBS). The medium may or may not be supplemented with phenol red and / or L-glutamine and / or HEPES buffer and / or sodium pyruvate and / or antibiotics or alternatively modified for example with different concentrations of glucose for example and not limited to 0 g / L of glucose or about 0.25 g / L or less or about 0.5 g / L or less or about 1 g / L or less or about 2 g / L or less or about 3 g / L or less or about 4 g / L or less or about 5 g / L or less or about 6 g / L or less. In some embodiments, the media are either serum-free or supplemented with a different percentage of one or more fetal calf, horse or human sera, or sera, typically with 5% or 10% or 15% or 20%. .
[0103] En variante, les cellules testées peuvent être encapsulées dans des milieux semi- solides tridimensionnels (3D) par des procédés standards connus dans l'art tels que des milieux semi-solides, par ex. la méthylcellulose, une matrice à base de Matrigel, ou un hydrogel à base d'alginate, des milieux semi-solides formés à partir de molécules naturelles et/ou de polymères synthétiques tels que la fibronectine, le collagène de type I, II, IV, la laminine. [0103] Alternatively, the cells tested can be encapsulated in three-dimensional (3D) semi-solid media by standard methods known in the art such as semi-solid media, e.g. methylcellulose, a Matrigel-based matrix, or an alginate-based hydrogel, semi-solid media formed from natural molecules and / or synthetic polymers such as fibronectin, type I, II, IV collagen , laminin.
[0104] L'échantillon cellulaire testé dans des milieux semi-solides peut avoir été incubé dans des conditions de culture classiques pour former des colonies avant l'exposition à la basse température dans un mode de réalisation de la présente invention. [0104] The cell sample tested in semi-solid media may have been incubated under conventional culture conditions to form colonies prior to exposure to low temperature in one embodiment of the present invention.
[0105] Selon un mode de réalisation préféré, la population de cellules est une suspension liquide cellulaire ou une section solide tissulaire. [0105] According to a preferred embodiment, the population of cells is a liquid cell suspension or a solid section of tissue.
[0106] Selon un mode de réalisation préféré, la population de cellules est composée de cellules cancéreuses d’un patient humain. [0106] According to a preferred embodiment, the cell population is composed of cancer cells from a human patient.
[0107] 3. Identifier des composés pour inhiber ou améliorer la phosphorylation oxydative [0107] 3. Identify compounds for inhibiting or improving oxidative phosphorylation
[0108] L’invention concerne également une méthode pour déterminer l’effet d'un composé sur la voie suivie par une population de cellules de mammifère pour générer l’ATP, dans laquelle on met en contact le composé avec la population de cellules et on effectue la méthode selon l’invention décrite précédemment. [0108] The invention also relates to a method for determining the effect of a compound on the pathway followed by a population of mammalian cells to generate ATP, in which the compound is contacted with the population of cells and the method according to the invention described above is carried out.
[0109] Les inventeurs ont mis en évidence la corrélation causale entre le métabolisme énergétique cellulaire et la viabilité cellulaire à basse température. Les cellules produisant leur énergie à travers une phosphorylation mitochondriale oxydative aérobie meurent après quelques heures d'incubation à basse température. Inversement, les cellules reposant sur la glycolyse ont une viabilité beaucoup plus élevée ou bien ne sont pas du tout impactées lorsqu'elles sont placées dans les mêmes conditions. La présente invention est basée, au moins en partie, sur le développement de méthodes d'identification de composés qui affectent le métabolisme énergétique, avec l'examen d'une lecture biologique pertinente, par ex. sensibilité à l'exposition au froid associée au métabolisme OxPhos. [0109] The inventors have demonstrated the causal correlation between cellular energy metabolism and cell viability at low temperature. Cells producing their energy through aerobic oxidative mitochondrial phosphorylation die after a few hours of incubation at low temperature. Conversely, cells relying on glycolysis either have a much higher viability or are not affected at all when placed under the same conditions. The present invention is based, at least in part, on the development of methods of identifying compounds which affect energy metabolism, with examination of a relevant biological reading, e.g. sensitivity to cold exposure associated with OxPhos metabolism.
[0110] Ainsi, dans un de ses aspect, l'invention fournit des méthodes pour identifier un composé candidat pour influencer le métabolisme énergétique cellulaire, par ex. un composé influençant le métabolisme OxPhos. La présente méthode est appropriée pour le criblage de toute bibliothèque d'agents candidats, y compris la grande variété de bibliothèques de chimie combinatoire. La présente méthode convient particulièrement à un test cellulaire de type criblage à haut débit automatisé. [0110] Thus, in one aspect, the invention provides methods for identifying a candidate compound for influencing cellular energy metabolism, e.g. a compound influencing OxPhos metabolism. The present method is suitable for screening any library of candidate agents, including the wide variety of combinatorial chemistry libraries. The present method is particularly suitable for an automated high throughput screening type cell assay.
[0111] La méthode comprend deux étapes. La première partie est le criblage qui identifie les "hits" (par exemple, des composés qui augmentent ou réduisent la sensibilité à la basse température). Cette première étape consiste en: [0111] The method comprises two steps. The first part is the screening which identifies "hits" (eg, compounds that increase or decrease sensitivity to low temperature). This first step consists of:
(i) fournir un ou plusieurs échantillon cellulaires d'essai et échantillon cellulaires témoins comprenant une ou plusieurs cellules, d'origine mammifère, non cancéreuses ou cancéreuses, y compris leucémique, une population homogène de cellules ou une population hétérogène de cellules, par ex. une population hétérogène de cellules composée de 10 types différents de cellules, par ex. le sang de mammifère, une lignée cellulaire immortalisée ou des cellules primaires directement isolées d'un patient, qui sont directement testées par la méthode de l'invention ou qui ont été cultivées in vitro pendant plusieurs jours ou plusieurs semaines avant le test; (i) provide one or more test cell sample and control cell sample comprising one or more cells, of mammalian origin, non-cancerous or cancerous, including leukemic, a homogeneous population of cells or a heterogeneous population of cells, e.g. . a heterogeneous population of cells composed of 10 different types of cells, e.g. mammalian blood, an immortalized cell line or primary cells directly isolated from a patient, which are directly tested by the method of the invention or which have been cultured in vitro for several days or weeks before the test;
(ii) la mise en contact de l'échantillon cellulaire d'essai avec un composé d'essai et le maintien du traitement dans des conditions pendant une durée suffisantes déterminées par des composés témoins connus, par ex. pendant un à trois jours à 37 degrés Celsius; (ii) contacting the test cell sample with a test compound and maintaining treatment under conditions for a sufficient period of time determined by known control compounds, e.g. for one to three days at 37 degrees Celsius;
(iii) mesurer la sensibilité de l'échantillon cellulaire d'essai à une exposition au froid, par ex. la viabilité des cellules mesurée 8 à 48 heures après l'incubation à 4 degrés Celsius; (iii) measure the sensitivity of the test cell sample to cold exposure, e.g. cell viability measured 8 to 48 hours after incubation at 4 degrees Celsius;
(iv) la comparaison de la sensibilité au froid de l'échantillon cellulaire d'essai par rapport à l'échantillon d'essai en l'absence du composé d'essai, et/ou aux échantillons contrôles; (iv) comparing the cold sensitivity of the test cell sample versus the test sample in the absence of the test compound, and / or control samples;
(v) et sélectionner un composé d'essai qui modifie la sensibilité à l'exposition au froid, telle qu’une diminution de la sensibilité au froid de l'échantillon cellulaire testé après l'étape (iv) indique que le composé d'essai est susceptible de réduire l'OxPhos ; telle qu’une augmentation de la sensibilité au froid de l'échantillon cellulaire testé après l'étape (iv) indique que le composé d'essai est susceptible d'augmenter l'OxPhos. (v) and select a test compound which modifies the sensitivity to cold exposure, such as a decrease in the cold sensitivity of the cell sample tested after step (iv) indicates that the test compound is likely to reduce OxPhos; such that an increase in the cold sensitivity of the cell sample tested after step (iv) indicates that the test compound is likely to increase OxPhos.
[0112] Dans un mode de réalisation, l'échantillon cellulaire testé dépend largement du métabolisme OxPhos et est sensible à l'exposition au froid. [0112] In one embodiment, the cell sample tested depends largely on OxPhos metabolism and is sensitive to exposure to cold.
[0113] Dans un autre mode de réalisation, l'étape (ii) consistant à mettre en contact l'échantillon testé avec les composés candidats est réalisée avec différentes doses de composés candidats et la dose médiane toxique (TD50) et la concentration inhibitrice médiane (IC50) sont déterminées à la fin de (ii) par exemple après la période d'incubation à 37 degrés Celsius. En fonction de la toxicité observée, certains composés ou doses sont exclus avant de passer à l'étape (iii) ou censurés à la fin de l'étape (iii) (FIGURE 3). Cela afin de diminuer fortement les composés candidats faux positif assignées à tort pour augmenter l’OxPhos. [0113] In another embodiment, step (ii) consisting in contacting the sample tested with the candidate compounds is carried out with different doses of candidate compounds and the median toxic dose (TD50) and the median inhibitory concentration (IC50) are determined at the end of (ii) eg after the incubation period at 37 degrees Celsius. Depending on the toxicity observed, certain compounds or doses are excluded before proceeding to step (iii) or censored at the end of step (iii) (FIGURE 3). This is to greatly decrease false positive candidate compounds mistakenly assigned to increase OxPhos.
[0114] La diminution ou l'augmentation de la sensibilité au froid est comprise comme étant comparée à un échantillon cellulaire témoin. Comme indiqué ici, différents contrôles peuvent convenir. Dans certains modes de réalisation, un contrôle approprié est seulement un contrôle. Dans certains modes de réalisation, les contrôles appropriés sont des contrôles multiples. Dans certains modes de réalisation, un témoin approprié est l'échantillon cellulaire testé qui n'a pas été mis en contact avec les composés d'essai. De préférence, le témoin est composé des mêmes cellules que l'échantillon testé et est également mis en contact avec les composés d'essai, mais ne suit pas le test de survie à basse température. The decrease or increase in sensitivity to cold is understood to be compared to a control cell sample. As noted here, different controls may be suitable. In some embodiments, proper control is only control. In some embodiments, the appropriate controls are multiple controls. In some embodiments, a suitable control is the tested cell sample which has not been contacted with the test compounds. Preferably, the control is composed of the same cells as the test sample and is also contacted with the test compounds, but does not follow the low temperature survival test.
[0115] Des contrôles positif et négatif sont aussi inclus dans la méthode. Par exemple, une condition contrôle connue pour augmenter ou diminuer le métabolisme OxPhos et augmenter ou diminuer la sensibilité au froid respectivement. Dans certains modes de réalisation, différentes doses de contrôle positif et négatif peuvent être appliquées à l'échantillon cellulaire d'essai afin de générer une courbe standard de sensibilité au froid croissante et décroissante. [0115] Positive and negative controls are also included in the method. For example, a controlling condition known to increase or decrease OxPhos metabolism and increase or decrease sensitivity to cold respectively. In some embodiments, different doses of positive and negative control can be applied to the test cell sample to generate an increasing and decreasing cold sensitivity standard curve.
[0116] L'homme de l'art reconnaîtra en outre une grande variété de criblages distincts qui peuvent être développés sur la base de la description fournie ici. [0116] Those skilled in the art will further recognize a wide variety of distinct screens which may be developed based on the description provided herein.
[0117] La deuxième étape de la méthode consiste à confirmer l'impact des composés sélectionnés sur l'OxPhos par une variété de techniques connues dans l'art ou décrites ici telle que la mesure de la consommation d'oxygène ou la quantification de GATR produit par l’OxPhos ou la comparaison de proportion d'ATP produite soit par la glycolyse soit par lOxPhos par la méthode divulguée dans Moschoi et al. 2016. The second step of the method consists in confirming the impact of the selected compounds on OxPhos by a variety of techniques known in the art or described here. such as measuring oxygen consumption or quantifying GATR produced by OxPhos or comparing the proportion of ATP produced either by glycolysis or by OxPhos by the method disclosed in Moschoi et al. 2016.
[0118] L'efficacité de l'agent candidat, ou des agents candidats combinés, peut être comparée à l'efficacité d'un agent déjà connu pour interférer avec le métabolisme énergétique cellulaire, par exemple un agent connu pour interférer avec POxPhos. L'efficacité de l'agent candidat, ou des agents candidats combinés, peut être comparée à la courbe standard générée avec différents témoins positifs et négatifs. [0118] The effectiveness of the candidate agent, or combined candidate agents, can be compared to the effectiveness of an agent already known to interfere with cellular energy metabolism, for example an agent known to interfere with POxPhos. The efficacy of the candidate agent, or the combined candidate agents, can be compared to the standard curve generated with different positive and negative controls.
[0119] Dans certains modes de réalisation, les composés candidats sont rincés avant de procéder au test de survie à basse température. De préférence, le composé est maintenu pendant le test de survie à basse température, cependant dans ce cas, d'autres tests doivent exclure l'interférence dudit composé avec la technique finale de mesure de sensibilité au froid, par exemple, vérifier que les composés ne modifient pas la fluorescence de la cellule si le paramètre final est évalué par la technologie de cytométrie de flux à fluorescence. [0119] In certain embodiments, the candidate compounds are rinsed before proceeding with the low temperature survival test. Preferably, the compound is maintained during the low temperature survival test, however in this case further tests should rule out interference of said compound with the final technique of cold sensitivity measurement, for example verifying that the compounds do not alter the fluorescence of the cell if the final parameter is assessed by fluorescence flow cytometry technology.
[0120] L'échantillon d'essai peut être mis en contact avec un seul agent candidat ou avec une combinaison d'un ou plusieurs agents candidats. L'échantillon d'essai peut être mis en contact avec les différents agents simultanément ou séquentiellement. En plus d'être mis en contact avec un seul agent candidat ou avec une combinaison d'un ou plusieurs agents candidats, l'échantillon cellulaire d'essai peut également être mis en contact avec un agent déjà connu pour le traitement du cancer énoncé plus haut. [0120] The test sample can be contacted with a single candidate agent or with a combination of one or more candidate agents. The test sample can be contacted with the different agents simultaneously or sequentially. In addition to being contacted with a single candidate agent or with a combination of one or more candidate agents, the test cell sample can also be contacted with an agent already known for the treatment of cancer stated above. high.
[0121] Les agents candidats englobent de nombreuses classes de produits chimiques. Dans un mode de réalisation préféré, les agents candidats sont des molécules organiques, de petite taille, ayant un poids moléculaire inférieur à 3000 Daltons. Les agents candidats comprennent souvent des structures de carbone cycliques ou hétérocycliques ou des structures aromatiques ou polyaromatiques. [0121] Candidate agents encompass many classes of chemicals. In a preferred embodiment, the candidate agents are organic molecules, small in size, having a molecular weight less than 3000 Daltons. Candidate agents often include cyclic or heterocyclic carbon structures or aromatic or polyaromatic structures.
[0122] Les agents bioactifs candidats sont obtenus à partir d'une grande variété de sources et seront appréciés par l'homme du métier, y compris les banques de composés naturels. De cette manière, des banques de composés procaryotes et eucaryotes peuvent être préparées pour le criblage. D'autres modes de réalisation utiliseraient plutôt des bibliothèques de protéines bactériennes, fongiques, virales et mammifères (par exemple des protéines humaines). D'autres modes de réalisation utiliseraient plutôt des bibliothèques synthétiques. La présente invention fournit une méthode rapide et facile pour cribler toute bibliothèque d'agents candidats, y compris la grande variété de bibliothèques de chimie combinatoire connues. [0122] Candidate bioactive agents are obtained from a wide variety of sources and will be appreciated by those skilled in the art, including libraries of natural compounds. In this way, libraries of prokaryotic and eukaryotic compounds can be prepared for screening. Other embodiments would instead use libraries of bacterial, fungal, viral and mammalian proteins (eg, human proteins). Other embodiments would instead use synthetic libraries. The present invention provides a quick and easy method for screening any library for candidate agents, including the wide variety of known combinatorial chemistry libraries.
[0123] Dans un mode de réalisation préféré, les agents candidats sont des composés synthétiques. Un certain nombre de techniques sont disponibles pour la synthèse aléatoire et directe de composés organiques et de biomolécules, et comprennent l'expression d'oligonucléotides randomisés. Voir, par exemple, le document WO 94/24314, spécifiquement cité ici en référence, qui décrit des procédés pour générer de nouveaux composés, y compris des procédés chimiques aléatoires et enzymatiques, par ex. les agents candidats sont synthétisés à partir d'une série de substrats qui peuvent être modifiés chimiquement. "Chimiquement modifié" inclut ici des réactions chimiques traditionnelles ainsi que des réactions enzymatiques. Ces substrats comprennent généralement des acides ; alcools; aldéhydes; alcaloïdes; alkyle; amides; amine; acides aminés; aryle; composés cycliques; des esters; des éthers; des composés portant des hétéroatomes; des composés hétérocycliques; des cétones; des nucléosides; des composés organométalliques; des stéroïdes; des réactions chimiques peuvent être effectuées sur les fragments pour former de nouveaux substrats ou des agents candidats qui peuvent ensuite être testés en utilisant la présente invention. Un des avantages du présent procédé est qu'il n'est pas nécessaire de caractériser les agents bioactifs candidats avant le test. Seuls les agents candidats influençant la sensibilité au froid doivent être identifiés. Dans un mode de réalisation, les agents candidats peuvent être sélectionnés parmi les 22021 composés de type II trouvés dans la liste approuvée de la Food and Drug Administration dans le but de repositionner des médicaments déjà utilisés. [0123] In a preferred embodiment, the candidate agents are synthetic compounds. A number of techniques are available for the random and direct synthesis of organic compounds and biomolecules, and include the expression of randomized oligonucleotides. See, e.g., WO 94/24314, specifically cited herein by reference, which describes methods for generating new compounds, including random chemical and enzymatic methods, e.g. candidate agents are synthesized from a series of substrates which can be chemically modified. "Chemically modified" herein includes traditional chemical reactions as well as enzymatic reactions. These substrates generally include acids; alcohols; aldehydes; alkaloids; alkyl; amides; amine; amino acids; aryl; cyclic compounds; esters; ethers; compounds bearing heteroatoms; heterocyclic compounds; ketones; nucleosides; organometallic compounds; steroids; chemical reactions can be performed on the fragments to form new substrates or candidate agents which can then be tested using the present invention. One of the advantages of the present method is that it is not necessary to characterize the candidate bioactive agents before the test. Only candidate agents influencing sensitivity to cold need to be identified. In one embodiment, candidate agents can be selected from among 22,021 Type II compounds found on the approved Food and Drug Administration list for the purpose of repositioning drugs already in use.
[0124] La méthode de l'invention peut être mise en œuvre à une échelle semi-automatisée à haut débit et peut fournir un cadre innovant pour un nouvel agent prometteur ayant de multiples utilisations en médecine et en biotechnologie. [0124] The method of the invention can be implemented on a high throughput semi-automated scale and can provide an innovative framework for a promising new agent with multiple uses in medicine and biotechnology.
[0125] Dans certains modes de réalisation, le composé candidat identifié inhibe un ou plusieurs complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale. [0125] In some embodiments, the identified candidate compound inhibits one or more complexes of the mitochondrial respiratory chain.
[0126] Dans certains modes de réalisation, le composé candidat identifié inhibe une ou plusieurs étapes du cycle enzymatique de l'acide tricarbocylique en amont de la chaîne de transport d'électrons. Dans un mode de réalisation, le composé candidat identifié inhibe l'entrée de la navette de transport de pyruvate dans les mitochondries. [0127] 4. Méthode d'identification d'un agent influençant la phosphorylation oxydative ayant effet additif ou synergique avec une chimiothérapie standard pour le traitement du cancer [0126] In certain embodiments, the identified candidate compound inhibits one or more steps of the enzymatic cycle of tricarbocylic acid upstream of the electron transport chain. In one embodiment, the identified candidate compound inhibits the entry of the pyruvate transport shuttle into the mitochondria. [0127] 4. Method for identifying an agent influencing oxidative phosphorylation having an additive or synergistic effect with standard chemotherapy for the treatment of cancer.
[0128] La méthode peut être utilisée pour le criblage d'agents présentant une activité contre le métabolisme OxPhos. Selon notre connaissance actuelle de l'importance du métabolisme OxPhos pour les cellules cancéreuses, la méthode permet d'identifier un agent pour traiter certains cancers et leucémies (Coller 2014). [0128] The method can be used for screening agents exhibiting activity against OxPhos metabolism. Based on our current knowledge of the importance of OxPhos metabolism for cancer cells, the method identifies an agent to treat certain cancers and leukaemias (Coller 2014).
[0129] Les composés candidats identifiés influençant le métabolisme énergétique cellulaire, par ex. influençant le métabolisme OxPhos, pourraient être caractérisées pour déterminer leur efficacité à améliorer l’action anti-cancéreuse d’autres agents déjà utilisé en routine pour le traitement du cancer listé plus haut. [0129] The identified candidate compounds influencing cellular energy metabolism, e.g. influencing OxPhos metabolism, could be characterized to determine their effectiveness in improving the anti-cancer action of other agents already used routinely for the treatment of the cancer listed above.
[0130] La présente invention concerne des méthodes de criblage de banques de composés pour obtenir des substances utiles ayant une action de sensibilisation de cellules cancéreuses à leur traitement conventionnel en influençant leur métabolisme OxPhos (FIGURE 4). La méthode peut comprendre les étapes i) à v) décrites plus haut concernant la procédure de criblage de banques d'agents candidats pour identifier des agents interférant avec le métabolisme OxPhos. [0130] The present invention relates to methods of screening compound libraries to obtain useful substances having sensitization action in cancer cells to their conventional treatment by influencing their OxPhos metabolism (FIGURE 4). The method may comprise steps i) to v) described above relating to the procedure for screening candidate agent libraries to identify agents interfering with OxPhos metabolism.
[0131] La méthode comprend en plus l'étape d’analyse combinatoire visant à déterminer si les agents sélectionnés diminuant F OxPhos peuvent potentialiser l’effet des traitements conventionnels d’un type de cancer, par ex. combinés avec des agents chimiothérapeutiques standards présentés ici. Des équations mathématiques ou des logiciels dédiés à l'analyse de combinaisons de médicaments ou à toute autre méthode connue afin de fournir une preuve d'une supériorité significative par rapport aux agents uniques, pourront-être utilisés à cette fin par exemple (Chou 2006, 2010). Un test supplémentaire peut en outre démontrer le bénéfice de la thérapie de combinaison par rapport au traitement anti-cancéreux de référence, par ex. avec des tests comprenant, mais sans s'y limiter, la mesure de viabilité in vitro en culture à court terme ou à long terme, en culture liquide ou semi-solide, en suspension cellulaire unique ou en co-culture avec des cellules stromales décrites ici, en utilisant un modèle préclinique in vivo a un modèle de souris. L'efficacité des composés identifiés pour améliorer l'agent chimiothérapeutique conventionnel peut être testée par d'autres procédés connus dans l'art, par exemple, décrits dans la demande de brevet WO2014132032A1 ou WO2012112956A2. [0132] L'invention concerne également une méthode d'identification d'un composé approprié pour le traitement ou la prévention du diabète. Dans un mode de réalisation, le bioactif identifié par la méthode de cette invention cible un ou plusieurs complexes de la chaînes respiratoires et a une efficacité proche ou supérieure proche de la metformine et des thiazolidinediones utilisés pour le traitement du diabète de type 2. Ainsi, la méthode permet d'identifier un agent pour traiter une maladie métabolique, y compris le cancer et le diabète. [0131] The method further comprises the step of combinatorial analysis aimed at determining whether the selected agents decreasing F OxPhos can potentiate the effect of conventional treatments for a type of cancer, e.g. combined with standard chemotherapeutic agents presented here. Mathematical equations or software dedicated to the analysis of drug combinations or to any other known method in order to provide proof of significant superiority over single agents, could be used for this purpose for example (Chou 2006, 2010). Further testing may further demonstrate the benefit of the combination therapy over the standard anti-cancer treatment, e.g. with assays including, but not limited to, measuring viability in vitro in short-term or long-term culture, in liquid or semi-solid culture, in single cell suspension or in co-culture with stromal cells described here, using a preclinical in vivo model has a mouse model. The effectiveness of the compounds identified to improve the conventional chemotherapeutic agent can be tested by other methods known in the art, for example, described in the patent application WO2014132032A1 or WO2012112956A2. [0132] The invention also relates to a method of identifying a suitable compound for the treatment or prevention of diabetes. In one embodiment, the bioactive agent identified by the method of this invention targets one or more complexes of the respiratory chain and has near or superior efficacy to metformin and thiazolidinediones used for the treatment of type 2 diabetes. Thus, the method identifies an agent for treating metabolic disease, including cancer and diabetes.
[0133] 5. Contrôle de qualité pour mettre en évidence la déviance métabolique dans le temps d’un type cellulaire [0133] 5. Quality control to demonstrate the metabolic deviance over time of a cell type
[0134] L'invention concerne une méthode in vitro de surveillance au cours du temps du métabolisme énergétique d'une lignée cellulaire mammifère pour confirmer son maintien ou sa déviation par rapport à un temps antérieur comprenant l'étape de détermination du temps nécessaire d'exposition au froid pour perdre un pourcentage précis de viabilité cellulaire, comparer ledit temps avec la valeur obtenue précédemment dans les mêmes conditions et stockée dans une base de données. [0134] The invention relates to an in vitro method for monitoring the energy metabolism of a mammalian cell line over time to confirm its maintenance or deviation from a previous time comprising the step of determining the time required for exposure to cold to lose a precise percentage of cell viability, compare said time with the value obtained previously under the same conditions and stored in a database.
[0135] Cette surveillance de maintenance ou de déviation pourrait être testée sur des cellules de mammifères, des lignées cellulaires primaires ou immortalisées. Dans un contexte de patient atteint d’un cancer, ladite surveillance pourrait interroger l'état métabolique au cours de la maladie à des fins scientifiques. [0135] This maintenance or deviation monitoring could be tested on mammalian cells, primary or immortalized cell lines. In the context of a cancer patient, said monitoring could interrogate the metabolic state during the disease for scientific purposes.
[0136] La lignée cellulaire immortalisée est le modèle cellulaire standard en biologie depuis plus de 5 décennies qui nécessite un équipement de culture tissulaire, des réactifs et des procédures réglementées. Le contrôle de la qualité est important dans tous les aspects de la culture tissulaire pour s'assurer de l’authenticité du modèle cellulaire utilisé. De plus les contrôles qualités, mises en œuvre comme tests de routine, sont une pratique obligatoire pour vérifier l'exactitude des résultats obtenus et garantir leur reproductibilité. Les inventeurs ont mis en évidence que la sensibilité au froid est une caractéristique intrinsèque d'une cellule qui reflète son identité métabolique. Les auteurs ont montré que chaque lignée cellulaire a sa propre cinétique de mort cellulaire lorsqu'elle est exposée à 4 degrés Celsius d'une manière corrélée avec son activité métabolique énergétique. En l'absence de perturbations externes, par exemple dans des conditions stables de température, de milieu et de nutriments stables, la proportion d'énergie produite soit par la glycolyse soit par l’OxPhos est une véritable propriété caractéristique de la lignée cellulaire. Récemment des groupes de recherche ont eu recours à une autre méthodologie pour classifier des lignées cellulaires glycolytiques ou OxPhos (Farge et al. 2017; Bosc, Selak, et Sarry 2017). Cependant, il est bien connu que les lignées cellulaires peuvent spontanément perdre leur intégrité au fil du temps en culture en l'absence de mauvaise manipulation. (Spees et al. 2006). [0136] The immortalized cell line has been the standard cell model in biology for more than 5 decades which requires regulated tissue culture equipment, reagents and procedures. Quality control is important in all aspects of tissue culture to ensure the authenticity of the cell model used. In addition, quality controls, implemented as routine tests, are a compulsory practice to verify the accuracy of the results obtained and to guarantee their reproducibility. The inventors have demonstrated that sensitivity to cold is an intrinsic characteristic of a cell which reflects its metabolic identity. The authors showed that each cell line has its own kinetics of cell death when exposed to 4 degrees Celsius in a way that correlates with its energy metabolic activity. In the absence of external disturbances, for example under stable conditions of temperature, medium and stable nutrients, the proportion of energy produced either by glycolysis or by OxPhos is a real characteristic property of the cell line. Recently Research groups have used an alternative methodology to classify glycolytic cell lines or OxPhos (Farge et al. 2017; Bosc, Selak, and Sarry 2017). However, it is well known that cell lines can spontaneously lose their integrity over time in culture in the absence of improper handling. (Spees et al. 2006).
[0137] L'invention concerne une méthode pour la surveillance du maintien ou de la déviation du métabolisme énergétique d'une lignée cellulaire immortalisée maintenue en culture ou pour standardiser un modèle cellulaire utilisé dans le monde entier. [0137] The invention relates to a method for monitoring the maintenance or deviation of the energy metabolism of an immortalized cell line maintained in culture or for standardizing a cell model used throughout the world.
[0138] L'invention concerne également une méthode de surveillance de l'état du métabolisme énergétique d'un échantillon cellulaire au cours du temps. [0138] The invention also relates to a method for monitoring the state of the energy metabolism of a cell sample over time.
[0139] La méthode consiste à maintenir l'échantillon cellulaire testé à basse température sur une période de temps en mesurant la sensibilité de la cellule à une exposition au froid, par ex. en mesurant la perte de viabilité cellulaire par des méthodes bien connues, à déterminer le pourcentage de viabilité cellulaire après une période spécifique d'exposition au froid ou à déterminer le temps d'exposition au froid requis pour atteindre un pourcentage spécifique de viabilité cellulaire, à comparer les valeurs avec la valeur de référence obtenue antérieurement ou avec l’échantillon cellulaire de référence. [0139] The method consists of maintaining the tested cell sample at low temperature over a period of time by measuring the sensitivity of the cell to exposure to cold, e.g. by measuring the loss of cell viability by well known methods, to determine the percentage of cell viability after a specific period of cold exposure or to determine the time of cold exposure required to achieve a specific percentage of cell viability, to compare the values with the reference value obtained previously or with the reference cell sample.
[0140] Dans un autre mode de réalisation, les valeurs de contrôle proviennent d'une base de données listant la valeur de réponses moyennes de la même lignée cellulaire testée précédemment dans les mêmes conditions. [0140] In another embodiment, the control values come from a database listing the mean response value of the same cell line tested previously under the same conditions.
[0141] Les lignées cellulaires testées par la méthode de cette invention pourraient être 1184; 1221; 1306; 1321N1; 142BR; 143B; 149BR; 153BR; 155BR; 161BR; 171BR; 174BR; 175BR; 180BR; 1BR.3.G; 1BR.3.GN; 1BR.3.N; 1BR3; 200D; 208F; 23CLN; 253D; 26 CB1; 293; 293 N3S; 3,354 SC5 / 8; 311; 31F4L; 33B; 3A sous E; Clone 3T3 A31; 3T3 Ll; 3T3 Albino suisse; 3T3; 3T3-MSV; 3T6-Albino suisse; 4/4 RM-4; 416B; 45.6. TGI.7; 4647; 46Br.lGl; 46BR.1N; 5637; 59M; 45078; 60H9; 707 DAP10; 707B1011C3; 70Z / 3; 745C2; 81,3; 8305C; 84BR; 8505C; 92BR; 94022802; A 172; A72; A.704; A1085; A15; A2; A2058; A2780; A2780cis; A2H; A375; A431; A549; A6; A673; A7r5; A8 / DI; A9; A9HT; AC2; ACHN; Aedes aegypti; Aedes albopictus; AGLCL; AGS; AHL-1; AK-D; AKR-2B; Amdur II; Ampli-GPE; Anr4; Les cellules d'anthère; AR42J; ARH 77; ARL-6; ARLJ 301-3; À 1; AT-3.1; AT6.1; ATHOS; AtT-20 / D16v-F2; AtT20; AV3; B / C.Sk; B12; B14FAF28-G3; B16 mélanome 4A5; B16-F0; B16-F1; B2.Sp; B3 / AN; B50; B6 / FA; B65; B82; B9; B92; B95-8; BAE-1; BALB / 3T12-3; BAOEC; BB; BC3H1; BCL1 Clone CW13.20-3B3; ÊTRE ; ÊTRE ; BE10-7; BEIO-Intermédiaire; BE10-Late; BE11; BeWo; BF-2; BFA; BGM; BHK 21; BHK 21 CL13; BHK 21 S TRAIN 31; BHK 21 S TRAIN 35; BHK 21 S TRAIN 38; BHK TK-; BHK / AC9; BHK21C13-2P; BHK21C13-3P; BL-3; BLO-11; BME / CTVM 4; BP AEC; BRISTOL 8; B RL 3A; BRL-1 ; BS1-B4; BSC1; BT; Bu; Bu25 TK-; BUD-8; BW1J; BW5147.G.1.4.0UA / R.l; BW5147.G.1.4.0UAR.1; BxPC-3; C-4 II; C-4I; C127I; C1300 CLONE NA; C16; C2; C2- Rev 7; C211; C2C12; C32; Clone C3H / MCA 16; C57 / Bl; C6; C6 / CH; C8166; Ca Ski; CA46; CACO-2; CAKI 2; CALU 1; VOITURE; CC-1; CCD 13Lu; CCD 16Lu; CCD 18Lu; CCD 19Lu; CCD 25Lu; CCD 8Lu; CCD-l lLu; CCD-29Lu; CCD-32Lu; CCD- 33Lu; CCD-34Lu; CCD-37Lu; CCD-39Lu; CCF-STTG1; CCO; CCRF S-180 II; CCRF- CEM; CCRF-HSB-2; CCRF-SB; CESS; CF2Th; CFPAC-1; CGR8; Chang Foie; CHH-1 ; CHL; CHO; CHO-K1 ; CHO-K1 / SF; CHO / dhFr-; CHP 3; CHP 4; CHSE-214; Cil; Citrullinémie; CL-S1; CLC; Clone l-5c-4; Clone 15 HL-60; Le clone 707; Le clone 81 ; Clone 9; Clone C6 / 36; Clone M-3; CMT 93; CMT64 / 61; CMT93 / 69; CNC 1271; COLO 201; COLO 205; COLO 320 DMF; COLO 320DM; COLO 320HSR; COLO 357; COLO 668; COLO 677; COLO 679; COLO 684; COLO 685; COLO 699 N; COLO 720 E; COLO 720 L; COLO 741; COLO 775; COLO 792; COLO 800; COLO 818; COLO 829; COLO 832; COLO 839; COLO 853; COLO 857; COLO 858; COR-L105; COR-L23; COR-L24; COR-L279; COR-L311; COR-L47; COR-L51; COR-L88; COS-1; COS-7; CP 132; CPA; CPAE; CRE BAG2; CRFK; Cri du Chat; CRI- 10P; CRI-D11; CRI-D2; CRI- Gl; CRI-G5; CSE-119; CTLL-2; CV-1; CV-1 Clone B5; CYNOM-K1 ; D12 / DM; D17; D2; D98 / AH2 Clone B; DAUDI; DBS-FCL-2; DBS-FRhL-2; DBTRG.05MG; DDT1- MF2; DEDE; Detroit 510; Detroit 525; Detroit 529; Detroit 532; Detroit 539; Detroit 551 ; Detroit 562; Detroit 573; DH14; DH15; DH33; DH82; DHD / K12 / TRb; DK; DLD-1 ; DMS 153; DMS 273; DMS 454; DMS 53; DMS 79; DMS 92; DoCll; DOK; DON; Embryon de canard; E.Derm; E.H.IV; EB; EB176; EB185; EBTr; ECV304; Ehrlich-Lettre Ascites souche E; EIII; EJ138; EJG; EL4; EL4.BU.OU6; EL4.NOB-1; Cellule EoL-1; Eos- HL-60; EPC; ESK-4; EZZ; F9; Fao; FB2.Sp; FBHE; Fc2Lu; Fc3Tg; FEA4 + PFSC / Cl ; FEL; FER; FGC4; FHM; FL; FLYA13; FLYRD18; FM3A; FM3Ats C1.T85; FoLu; FR; FT; FTC-133; FTC-238; G; G-292 Clone A141B1; G-361; G-401; G-402; G-7; G-8; GEEP; GeLu; GH1; GH3; GIRARDI COEUR; GL-1; GP2d; GP5d; GR-M; GRL101; GRL101; Grunt Fin; GS-109-V-20; GS-109-V-34; GS-109-V-63; GS-9L; H-4-II-E; H- EMC-SS; H2.35; H33HJ-JA1; H4-II-E-C3; H4II; H4S; H5; H69; H69V; H9; H9c2; Hak; HaP-Tl; HCT 116; HCT-15; HCT-8; HEL 12469; HEL 299; HEL 92.1.7; HeLa; HeLa B; HeLa Ohio; HeLa S3; HeLa229; Hep 3B; Hep G2; Hep-2C; Hep2; Hep2; Hepa 1-6; Hepa- lclc7; HEPM; HF1; HF1-5; HF19; HF2x653; HFFF2; HFL1; HG261; HGC-27; HL60; HL60 15-12; HL60 Ast.3; HL60 Ast.4; HL60 M2; HL60 M4; HLF-a; HMVII; HOS; HR5; HR5-CL11; HRT-18; Hs 27; Hs 431; Hs 578T; Hs 633T; Hs 68; Hs 888Lu; HS-Sultan; HSDM1C1; HT 1080; HT 1197; HT 1376; HT115; HT2 Clone A5E; HT29; HT29 glucide Cl; HT29 / 219; HT55; HTC; HTC; HTK-; HtTA-1; HUC-Fm; HuP-T3; HuP-T4; HUT- 78; HVS-SILVA 40; 1-10; IA-Xs SBR; ICR-2A; CEI 18; CEI 6; IgH-2; IM 9; IMR 32; IMR-90; Muntjac indien; INT 407; IPI-1; IPI-2I; J.CaM1.6; J45.01; J558L; J774.2; J774A.1; JEG3; Le sarcome de Jensen; JH4 clone 1; JIII; JIYOYE; JM; JTC-19; JTC-27; Jurkat E6.1; JVM-13; K-BALB; Kl; K562; K562 cl.6; K6H6 / B5; KASUMI-1; KATO- III; KB; KC; KCB 85015; KCB 89001; KCB 90008; KELLY; KG-1; KG la; KHOS-240S; KHOS-312H; KHOS / NP; KLN 205; KNA; KNRK; KU-812; KU-812E; KU-812F; KYSE-30; L-2; L-M; L-M; L1210; L132; L14; L23; L231; L35; L45; L5178Y; L5178Y-R; L5178Y-S; L52; L6.C10; L6.C11; L6.G8; L6.G8.C5; L929; L929; L929S; LA-4; LA7; LBRM-33-1A5; LC540; LL / 2; LL24; LL29; LL47; LL86; LLC-PK1; LLC-RK1; LLC- WRC 256; LLCMK2; LoVo; LS 123; LS174T; LS180; LTK-; LUDLU-1; M-MSV-BALB / 3T3 ; M. dunni; Ml; M15; M1WT3; M3 Clone M-3; MA104; MAT-Lu; MAT-LyLu; MB-III; MC 116; MCA-RH 7777; McCoy; MCF7; MDA-MB-157; MDA-MB-231; MDA- MB-361; MDBK; MDCK; MEG-01; MES-SA; MES-SA/Dx-5; Meta 10; Meta 15; Meta 7; MEWO; MFE-280; MFE-296; MG-63; MH-22A; MH-S; MH1C1; MIA-Pa-Ca-2; MiCLl ; ML-1; MLA144; MLg; MMT-060562; MNNG/HOS; Mo-B; MOG-G-CCM; MOG-G- UVW; MOH; MOLM-14; MOLT-3; MOLT-4; MOP-8; MOPC 315; MOPC 31C; MOUSE L CELLS; MPC-11; Mpf; MPK; MRC-5; MRC-5 SV1 TGI; MRC-5 SV1 TG2; MRC-5 SV2; MRC-7; MRC-9; MS; MSV.B; MSVIF-TK+; MT-2; MT4; MTC SK; Mv.l.Lu; MV4-11; Nl-Sl; N18; N1E-115; Namalwa; 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RD; RED.l; RENE 1; RENE 2; RENT 4; RENT ROI; RENT R03; RENT ts3.1; RENT tsSl.l; RFL-6; Ri-1; RIN-5F; RIN-m; RK13; RLC 27; RN 22; R082-W-1; RPMI 1788; RPMI 1846; RPMI 2650; RPMI 6666; RPMI 7666; RPMI 7932; RPMI 8226; RPMI 8866; RR-CHOKI; RR1022; RT 1; RT112/84; RT4; RT4-D6P2T; RTG-2; S1814.PB5; SBAC; SC 11; SC-1; SCP; Sf lEp; Sf9; SH-SY5Y; SHOK; SIRC; SJMRF; SK LU 1; SK-HEP-1; SKM-1; SU MES; SK-N-AS; SK-N-BE ; SK-N-DZ; SK-N-F1; SK-N-SH; SK-OV-3; SK-PN-DW; SplK; SP2/0-Agl4; SR-4987; ST; STO; Sous-clone 707 BUF; Sous-clone 707 DAP8; Sous-clone 707 DK 4.8; Sous-clone 707 DKA; Sous-clone 707 DKE; Sous-clone 707 DKH; Sous-clone 707 DK J; Sous-clone 707 TGI; Sous-clone 707 TG2; SUP-T1; SV-T2; SV3T3B; SW 1116; SW 13; SW 1417; SW 1463; SW 403; SW 48; SW 480; SW 620; SW 837; SW 948; T/G HA-VSMC; T24/83; T47D; T84; T98G; T A3 Hauschka; TAK3; TB1 Lu; TCMK-1; TE 671; TE671 Sous-clone No.2; TF1; TGP 49; TGP 52; TGP 54; T GP 55; TH-1 Sous-clone Bl; THP-1; TK-TS 13; TK6; TK6TGR; TM3; TM4; Tn5 B 1-4; TOU; TR33B; TR6Bcl; TRA-171; TT; Tufted Deer; U-87 MG; U266B1; U373 MG; U937; UMR-106; UMR-108; UT-1; V79; V79-4; V79-HG04; VA-ES-BJ; Vero; Vero 317; Vero Cl 008; Vero76; VH2; Vx2; WB2054M; WEHI 164; WEHI 3B; WEHI 3BD; WEHI-231; WEHI-274.1; WEHI-279; WES; Wgd5; WI 1003; WI 26 VA4; WI 38VA13 Sous-clone 2RA; WiDr; WIL2 NS; WIL2.NS.6TG; WILCL; WISH; WKD; WM 266-4; WM-115; WRC; WRL 68; WS1; WX310; Xl/5; XC; XrS6; Yl; Y3.AG.1.2.3; Y79; YAC-1; YO; ZR-75-1; ZR-75-30. [0141] The cell lines tested by the method of this invention could be 1184; 1221; 1306; 1321N1; 142BR; 143B; 149BR; 153BR; 155BR; 161BR; 171BR; 174BR; 175BR; 180BR; 1BR.3.G; 1BR.3.GN; 1BR.3.N; 1BR3; 200D; 208F; 23CLN; 253D; 26 CB1; 293; 293 N3S; 3.354 SC5 / 8; 311; 31F4L; 33B; 3A under E; Clone 3T3 A31; 3T3 Ll; 3T3 Swiss Albino; 3T3; 3T3-MSV; 3T6-Swiss Albino; 4/4 RM-4; 416B; 45.6. TGI.7; 4647; 46Br.lGl; 46BR.1N; 5637; 59M; 45078; 60H9; 707 DAP10; 707B1011C3; 70Z / 3; 745C2; 81.3; 8305C; 84BR; 8505C; 92BR; 94022802; A 172; A72; A.704; A1085; A15; A2; A2058; A2780; A2780cis; A2H; A375; A431; A549; A6; A673; A7r5; A8 / DI; A9; A9HT; AC2; ACHN; Aedes aegypti; Aedes albopictus; AGLCL; AGS; AHL-1; AK-D; AKR-2B; Amdur II; Ampli-GPE; Anr4; Anther cells; AR42J; ARH 77; ARL-6; ARLJ 301-3; At 1; AT-3.1; AT6.1; ATHOS; AtT-20 / D16v-F2; AtT20; AV3; B / C.Sk; B12; B14FAF28-G3; B16 melanoma 4A5; B16-F0; B16-F1; B2.Sp; B3 / AN; B50; B6 / FA; B65; B82; B9; B92; B95-8; BAE-1; BALB / 3T12-3; BAOEC; BB; BC3H1; BCL1 Clone CW13.20-3B3; BE ; BE ; BE10-7; BEIO-Intermediate; BE10-Late; BE11; BeWo; BF-2; BFA; BGM; BHK 21; BHK 21 CL13; BHK 21 S TRAIN 31; BHK 21 S TRAIN 35; BHK 21 S TRAIN 38; BHK TK-; BHK / AC9; BHK21C13-2P; BHK21C13-3P; BL-3; BLO-11; BME / CTVM 4; BP AEC; BRISTOL 8; B RL 3A; BRL-1; BS1-B4; BSC1; BT; Drank; Bu25 TK-; BUD-8; BW1J; BW5147.G.1.4.0UA / R1; BW5147.G.1.4.0UAR.1; BxPC-3; C-4 II; C-4I; C127I; C1300 CLONE NA; C16; C2; C2- Rev 7; C211; C2C12; C32; C3H / MCA clone 16; C57 / B1; C6; C6 / CH; C8166; Ca Ski; CA46; CACO-2; CAKI 2; CALU 1; CAR; CC-1; 13Lu CCD; 16Lu CCD; CCD 18Lu; CCD 19Lu; CCD 25Lu; CCD 8Lu; CCD-lLu; CCD-29Lu; CCD-32Lu; CCD-33Lu; CCD-34Lu; CCD-37Lu; CCD-39Lu; CCF-STTG1; CCO; CCRF S-180 II; CCRF- CEM; CCRF-HSB-2; CCRF-SB; CESS; CF2Th; CFPAC-1; CGR8; Chang Liver; CHH-1; CHL; CHO; CHO-K1; CHO-K1 / SF; CHO / dhFr-; CHP 3; CHP 4; CHSE-214; Eyelash; Citrullinemia; CL-S1; CLC; Clone 1-5c-4; Clone 15 HL-60; The clone 707; Clone 81; Clone 9; Clone C6 / 36; Clone M-3; CMT 93; CMT64 / 61; CMT93 / 69; CNC 1271; COLO 201; COLO 205; COLO 320 DMF; COLO 320DM; COLO 320HSR; COLO 357; COLO 668; COLO 677; COLO 679; COLO 684; COLO 685; COLO 699 N; COLO 720 E; COLO 720 L; COLO 741; COLO 775; COLO 792; COLO 800; COLO 818; COLO 829; COLO 832; COLO 839; COLO 853; COLO 857; COLO 858; COR-L105; COR-L23; COR-L24; COR-L279; COR-L311; COR-L47; COR-L51; COR-L88; COS-1; COS-7; CP 132; CPA; CPAE; CRE BAG2; CRFK; Cry du Chat; CRI-10P; CRI-D11; CRI-D2; CRI-Gl; CRI-G5; CSE-119; CTLL-2; CV-1; CV-1 Clone B5; CYNOM-K1; D12 / DM; D17; D2; D98 / AH2 Clone B; DAUDI; DBS-FCL-2; DBS-FRhL-2; DBTRG.05MG; DDT1-MF2; DEDE; Detroit 510; Detroit 525; Detroit 529; Detroit 532; Detroit 539; Detroit 551; Detroit 562; Detroit 573; DH14; DH15; DH33; DH82; DHD / K12 / TRb; DK; DLD-1; DMS 153; DMS 273; DMS 454; DMS 53; DMS 79; DMS 92; DoCll; DOK; DON; Duck embryo; E.Derm; EHIV; EB; EB176; EB185; EBTr; ECV304; Ehrlich-Letter Ascites strain E; EIII; EJ138; EJG; EL4; EL4.BU.OR6; EL4.NOB-1; EoL-1 cell; Eos-HL-60; EPC; ESK-4; EZZ; F9; Fao; FB2.Sp; FBHE; Fc2Lu; Fc3Tg; FEA4 + PFSC / Cl; FEL; IRON; FGC4; FHM; FL; FLYA13; FLYRD18; FM3A; FM3Ats C1.T85; FoLu; FR; FT; FTC-133; FTC-238; G; G-292 Clone A141B1; G-361; G-401; G-402; G-7; G-8; GEEP; GeLu; GH1; GH3; GIRARDI HEART; GL-1; GP2d; GP5d; GR-M; GRL101; GRL101; Grunt Fin; GS-109-V-20; GS-109-V-34; GS-109-V-63; GS-9L; H-4-II-E; H- EMC-SS; H2.35; H33HJ-JA1; H4-II-E-C3; H4II; H4S; H5; H69; H69V; H9; H9c2; Hak; HaP-Tl; HCT 116; HCT-15; HCT-8; HEL 12469; HEL 299; HEL 92.1.7; HeLa; HeLa B; HeLa Ohio; HeLa S3; HeLa229; Hep 3B; Hep G2; Hep-2C; Hep2; Hep2; Hepa 1-6; Hepa-lclc7; HEPM; HF1; HF1-5; HF19; HF2x653; HFFF2; HFL1; HG261; HGC-27; HL60; HL60 15-12; HL60 Ast.3; HL60 Ast. 4; HL60 M2; HL60 M4; HLF-a; HMVII; HOS; HR5; HR5-CL11; HRT-18; Hs 27; Hs 431; Hs 578T; Hs 633T; Hs 68; Hs 888Lu; HS-Sultan; HSDM1C1; HT 1080; HT 1197; HT 1376; HT115; HT2 Clone A5E; HT29; HT29 carbohydrate Cl; HT29 / 219; HT55; HTC; HTC; HTK-; HtTA-1; HUC-Fm; HuP-T3; HuP-T4; HUT-78; HVS-SILVA 40; 1-10; IA-Xs SBR; ICR-2A; IEC 18; IEC 6; IgH-2; IM 9; IMR 32; IMR-90; Indian muntjac; INT 407; IPI-1; IPI-2I; J.CaM1.6; J45.01; J558L; J774.2; J774A.1; JEG3; Jensen's sarcoma; JH4 clone 1; JIII; JIYOYE; JM; JTC-19; JTC-27; Jurkat E6.1; JVM-13; K-BALB; Kl; K562; K562 cl. 6; K6H6 / B5; KASUMI-1; KATO-III; KB; KC; KCB 85015; KCB 89001; KCB 90008; KELLY; KG-1; KG the; KHOS-240S; KHOS-312H; KHOS / NP; KLN 205; KNA; KNRK; KU-812; KU-812E; KU-812F; KYSE-30; L-2; LM; LM; L1210; L132; L14; L23; L231; L35; L45; L5178Y; L5178Y-R; L5178Y-S; L52; L6.C10; L6.C11; L6.G8; L6.G8.C5; L929; L929; L929S; LA-4; LA7; LBRM-33-1A5; LC540; LL / 2; LL24; LL29; LL47; LL86; LLC-PK1; LLC-RK1; LLC-WRC 256; LLCMK2; LoVo; LS 123; LS174T; LS180; LTK-; LUDLU-1; M-MSV-BALB / 3T3; M. dunni; Ml; M15; M1WT3; M3 Clone M-3; MA104; MAT-Lu; MAT-LyLu; MB-III; MC 116; MCA-RH 7777; McCoy; MCF7; MDA-MB-157; MDA-MB-231; MDA-MB-361; MDBK; MDCK; MEG-01; MES-SA; MES-SA / Dx-5; Meta 10; Meta 15; Meta 7; MEWO; MFE-280; MFE-296; MG-63; MH-22A; MH-S; MH1C1; MIA-Pa-Ca-2; MiCL1; ML-1; MLA144; MLg; MMT-060562; MNNG / HOS; Mo-B; MOG-G-CCM; MOG-G-UVW; MOH; MOLM-14; MOLT-3; MOLT-4; MOP-8; MOPC 315; MOPC 31C; MOUSE L CELLS; MPC-11; Mpf; MPK; MRC-5; MRC-5 SV1 TGI; MRC-5 SV1 TG2; MRC-5 SV2; MRC-7; MRC-9; MS; MSV.B; MSVIF-TK +; MT-2; MT4; MTC SK; Mv.l.Lu; MV4-11; Nl-Sl; N18; N1E-115; Namalwa; Nb2-1 l; NB4 1A3; NBT-II; NC-37; NCI-H292; NCI-H322; NCI-H358; NCI-H727; NCI-H929; NCTC 2071; NCTC 3749; NCTC 4093; NCTC 4206; NCTC cloned 1469; NCTC cloned 2472; NCTC cloned 2555; NCTC cloned 929; ND-E; ND-U1; ND27; ND7 / 23; Neopu; Neuro 2a; NFS-25 C-3; NFS-5 C1; NFS-70 CIO; NG108-15; NG115-401L; NH17; NIH 3T3; NIH-3T3 4-2; NIH-3T3D4; NMuMG; NOR 10; NRK; NRK-49F; NRK-52E; NS0; NTERA-2 clone D1; Nthy-ori 3-1; Nthy-tsl; OAW28; OAW42; OCI-AML2; OCI-AML3; OE19; OE21; OE33; OE47; EO50; OKAY; MKO; UFOs; PI; Pl.HTR; P1.HTR.TK-; P19; PIBbl.l; P2; P22; P3 / NS1 / 1-Ag4.1; P388.D1; P3HR-1; P3U1; P3X63Ag8; P3X63Ag8.653; P3X63Ag8U.l; P4; P815-1-1; PA- 1; PA317; PANC-1; PC-12; PC-14; PC-3; PD5; PEA- 10; PG-4; PG13; Phi 1; PI.l Ut; PLC / PRF / 5; PNT1A; PNT2; PORTHOS; PSA1; PSA1-NG2; Psi-CRE; Psi-CRIP; PSM-B; PSN1; Ptkl; Ptk2; Pu-518; PUTKO; QIMR-WIL; QT 35; QT 6; R2C; R74; R9; R9ab; RAB-9; RAG; RAJI; RAJI TK +; RAJI TK-; RAJPA; RAMOS; RAMOS; RAMOS-AW; RAMOS-EHRB; RAT-2; RAW 264; RAW 264.7; RBL-1; RC-4B / C1; RCE; RD; RED.l; RENE 1; RENE 2; RENT 4; RENT KING; RENT R03; RENT ts3.1; RENT tsSl.l; RFL-6; Ri-1; RIN-5F; RIN-m; RK13; RLC 27; RN 22; R082-W-1; RPMI 1788; RPMI 1846; RPMI 2650; RPMI 6666; RPMI 7666; RPMI 7932; RPMI 8226; RPMI 8866; RR-CHOKI; RR1022; RT 1; RT112 / 84; RT4; RT4-D6P2T; RTG-2; S1814.PB5; SBAC; SC 11; SC-1; SCP; Sf lEp; Sf9; SH-SY5Y; SHOK; SIRC; SJMRF; SK LU 1; SK-HEP-1; SKM-1; SU MES; SK-N-AS; SK-N-BE; SK-N-DZ; SK-N-F1; SK-N-SH; SK-OV-3; SK-PN-DW; SplK; SP2 / 0-Agl4; SR-4987; ST; STO; 707 BUF subclone; Subclone 707 DAP8; Subclone 707 DK 4.8; 707 DKA subclone; 707 DKE subclone; 707 DKH subclone; 707 DK J subclone; 707 TGI subclone; Subclone 707 TG2; SUP-T1; SV-T2; SV3T3B; SW 1116; SW 13; SW 1417; SW 1463; SW 403; SW 48; SW 480; SW 620; SW 837; SW 948; T / G HA-VSMC; T24 / 83; T47D; T84; T98G; T A3 Hauschka; TAK3; TB1 Lu; TCMK-1; TE 671; TE671 Subclone No. 2; TF1; TGP 49; TGP 52; TGP 54; T GP 55; TH-1 B1 subclone; THP-1; TK-TS 13; TK6; TK6TGR; TM3; TM4; Tn5 B 1-4; TOU; TR33B; TR6Bcl; TRA-171; TT; Tufted Deer; U-87 MG; U266B1; U373 MG; U937; UMR-106; UMR-108; UT-1; V79; V79-4; V79-HG04; VA-ES-BJ; Vero; Vero 317; Vero Cl 008; Vero76; VH2; Vx2; WB2054M; WEHI 164; WEHI 3B; WEHI 3BD; WEHI-231; WEHI-274.1; WEHI-279; WES; Wgd5; WI 1003; WI 26 VA4; WI 38VA13 2RA subclone; WiDr; WIL2 NS; WIL2.NS.6TG; WILCL; WISH; WKD; WM 266-4; WM-115; WRC; WRL 68; WS1; WX310; Xl / 5; XC; XrS6; Yl; Y3.AG.1.2.3; Y79; YAC-1; YO; ZR-75-1; ZR-75-30.
[0142] 6. Méthode in vitro de Diagnostic et de Pronostic [0142] 6. In vitro method of diagnosis and prognosis
[0143] Interroger la nature du métabolisme énergétique des cellules tumorales, y compris la leucémie, est une préoccupation centrale actuelle en médecine. Le statut glycolytique ou OxPhos a été récemment mis en évidence comme déterminant pour la réponse thérapeutique et la survie du patient. [0143] Questioning the nature of the energy metabolism of tumor cells, including leukemia, is a central concern in medicine today. Glycolytic status or OxPhos has recently been shown to be a determinant for the therapeutic response and the survival of the patient.
[0144] Cependant, les approches d'analyse métabolique standard, disponibles aux centres de santé (hôpitaux ou cliniques par exemple), sont développées pour le diagnostic de troubles métaboliques systémiques. Ces méthodes ne sont pas appropriées pour établir le métabolisme de la tumeur. En effet, de telles approches sont en fait optimisées pour les troubles métaboliques ou les dysfonctionnements métaboliques des organes conduisent à affecter l'ensemble du corps. Ces approches mesurent par exemple la concentration en acide aminé ou en acide organique dans le plasma du patient. Cependant, dans le contexte du cancer, la signature métabolique cancéreuse anormale est diluée dans la circulation sanguine la signature métabolique des cellules non cancéreuses. La plupart des cancers présentent en fait un tableau métabolique complet normal au moment du diagnostic malgré la signature métabolique anormale des cellules cancéreuses qui ne peut être révélée que si l'on analyse un échantillon de cellules cancéreuses in vitro. Par exemple, la glycémie chez le patient leucémique est normale avant le traitement myéloablatif malgré une charge tumorale exceptionnelle des cellules immatures avec un métabolisme complètement différent d'une composition sanguine normale chez un individu sain. Le sang plasmatique n'est donc pas informatif pour différentes pathologies incluant le cancer. L'analyse cellulaire est donc nécessaire en oncologie pour déterminer le métabolisme des cellules cancéreuses. [0144] However, standard metabolic analysis approaches, available in health centers (hospitals or clinics for example), have been developed for the diagnosis of systemic metabolic disorders. These methods are not suitable for establishing the metabolism of the tumor. Indeed, such approaches are in fact optimized for metabolic disorders or metabolic dysfunctions of the organs leading to affect the whole body. These approaches measure, for example, the concentration of amino acid or organic acid in the patient's plasma. However, in the context of cancer, the abnormal cancerous metabolic signature is diluted in the bloodstream the metabolic signature of non-cancerous cells. Most cancers actually show a normal full metabolic picture at the time of diagnosis despite the abnormal metabolic signature of cancer cells which can only be revealed if a sample of cancer cells is analyzed in vitro. For example, the blood sugar in the leukemic patient is normal before myeloablative treatment despite an exceptional tumor burden of immature cells with a completely different metabolism from a normal blood composition in a healthy individual. Plasma blood is therefore not informative for various pathologies including cancer. Cellular analysis is therefore necessary in oncology to determine the metabolism of cancer cells.
[0145] Il a été montré précédemment que les cellules cancéreuses peuvent directement prendre des mitochondries fonctionnelles de leur environnement pour soutenir le changement de leur métabolisme pendant la chimiothérapie (Moschoi et al. 2016). L'analyse du métabolisme d'une tumeur nécessite actuellement des services hospitaliers dotés d'équipements de grande taille et hautement technologiques tels qu'un tomographe à émission de positrons (PET) ou un analyseur de cytométrie de flux multiparamétrique et un personnel qualifié associé. Les techniques actuelles utilisées pour mesurer le métabolisme cellulaire nécessitent des instruments spécifiques ainsi que le calibrage itératif de ces instruments. Dans les protocoles commerciaux actuels, un milieu fraîchement tamponné doit être préparé, avant de pré-ensemencer l'échantillon cellulaire testé dans le puits de culture à une densité cellulaire précise déterminée empiriquement dans une série d'expériences dédiées à la mise au point des paramètres. Les expérimentateurs doivent également suivre attentivement les directives des protocoles et optimiser les différents paramètres qui sont déterminants pour la qualité et l'interprétation des résultats finaux. Chaque approche actuelle a son avantage et son inconvénient, tel le nombre faible ou élevé de cellules nécessaire ou tel le prix économique ou onéreux ou tel le savoir-faire inutile ou obligatoire. Compte tenu de tout cela, la méthode décrite ici présente une avancée majeure dans le diagnostic métabolique des cellules cancéreuses directement isolées d'un échantillon cellulaire de patient. Par exemple, la méthode in vitro de la présente invention peut être facilement réalisée par des laboratoires de diagnostic dans les centre de santés, dans les laboratoires expérimentaux et ne nécessite pas un comptage fastidieux des cellules ou une formation d'instrumentation spéciale. [0145] It has been shown previously that cancer cells can directly take up functional mitochondria from their environment to support the change in their metabolism during chemotherapy (Moschoi et al. 2016). Analyzing the metabolism of a tumor currently requires hospital departments with large, highly technological equipment such as a positron emission tomograph (PET) or a multiparametric flow cytometry analyzer and associated qualified personnel. Current techniques used to measure cell metabolism require specific instruments as well as the iterative calibration of these instruments. In current commercial protocols, a freshly buffered medium should be prepared, before pre-inoculating the tested cell sample into the culture well at a precise cell density determined empirically in a series of experiments dedicated to parameter development. . Experimenters should also carefully follow the guidelines of the protocols and optimize the various parameters that are decisive for the quality and interpretation of the final results. Each current approach has its advantages and disadvantages, such as the low or high number of cells required or the economical or expensive price or such unnecessary or mandatory know-how. In view of all this, the method described here represents a major advance in the metabolic diagnosis of cancer cells directly isolated from a patient cell sample. For example, the in vitro method of the present invention can be easily performed by diagnostic laboratories in health centers, in experimental laboratories and does not require tedious counting of cells or training of special instrumentation.
[0146] Le métabolisme glycolytique ou OxPhos des cellules cancéreuses est déterminant pour certaines réponses au traitement du cancer. Puisque la méthode de l'invention permet de distinguer le métabolisme glycolytique et le métabolisme OxPhos, la méthode de cette invention permettrait également de détecter des cellules cancéreuses résistantes à la thérapie standard et de déterminer l’amplitude de cette résistance. [0146] The glycolytic or OxPhos metabolism of cancer cells is decisive for certain responses to cancer treatment. Since the method of the invention makes it possible to distinguish between glycolytic metabolism and OxPhos metabolism, the method of this invention would also make it possible to detect cancer cells resistant to standard therapy and to determine the magnitude of this resistance.
[0147] Ainsi, l'invention concerne également une méthode pour diagnostiquer un cancer de mauvais pronostic ou pronostiquer un échec de traitement d'un patient atteint de cancer, comprenant l’étape suivante: [0147] Thus, the invention also relates to a method for diagnosing cancer with a poor prognosis or for predicting treatment failure for a patient suffering from cancer, comprising the following step:
effectuer la méthode selon l’invention telle que décrite précédemment sur une population de cellules cancéreuses du patient, un taux de survie faible des cellules cancéreuses étant associé à un cancer de mauvais pronostic ou à une résistance au traitement. performing the method according to the invention as described above on a population of cancer cells of the patient, a low survival rate of cancer cells being associated with cancer with a poor prognosis or with resistance to treatment.
[0148] Typiquement, cette méthode in vitro de diagnostic et de pronostic in vitro comprend l'étape : Typically, this in vitro method of diagnosis and prognosis in vitro comprises the step:
(i) d'obtention d'un échantillon cellulaire de patient, par exemple un échantillon de sang, une biopsie et parfois l'aspiration de moelle osseuse d'un patient atteint d'un cancer, y compris d'une leucémie; (i) obtaining a cell sample from a patient, eg, a blood sample, a biopsy and sometimes aspiration of bone marrow from a patient with cancer, including leukemia;
(ii) de mesure de la sensibilité de l'échantillon cellulaire d'essai à une exposition au froid, par ex. en mesurant la perte de viabilité cellulaire par des méthodes bien connues dans l'art, par exemple la détermination soit de la perte de viabilité cellulaire après une période précise d'exposition au froid, soit la détermination du temps nécessaire d'exposition au froid pour atteindre un pourcentage précis de viabilité cellulaire ; (ii) measuring the sensitivity of the test cell sample to exposure to cold, e.g. by measuring the loss of cell viability by methods well known in the art, for example determining either the loss of cell viability after a specific period of exposure to cold, or determining the time required of exposure to cold for achieve a precise percentage of cell viability;
(iii) de comparaison de ces valeurs avec une valeur de contrôle de référence possiblement issue d’un échantillon cellulaire contrôle. Les échantillons contrôles adéquats sont décrits plus haut. Dans un autre mode de réalisation, l'échantillon contrôle peut aussi être un échantillon cellulaire de cancer avec un métabolisme OxPhos prédéfini, connu, sensible à l'exposition au froid. Dans un mode de réalisation, une copie de l'échantillon cellulaire testé est mise en contact avec un composé d'essai influençant OxPhos. Dans un mode de réalisation, la valeur de référence est obtenue à partir des réponses moyennes d'un grand nombre d'échantillons de contrôle testés précédemment dans les mêmes conditions et stockés dans une base de données telle qu’une sensibilité élevée au froid par rapport à la valeur de référence est indicative d'un métabolisme énergétique OxPhos élevé prédisant une résistance au traitement. (iii) comparison of these values with a reference control value possibly from a control cell sample. Suitable control samples are described above. In another embodiment, the control sample can also be a cancer cell sample with a predefined, known OxPhos metabolism sensitive to exposure to cold. In one embodiment, a copy of the tested cell sample is contacted with an OxPhos influencing test compound. In one embodiment, the reference value is obtained from the average responses of a large number of control samples previously tested under the same conditions and stored in a database such as high sensitivity to cold compared to at the reference value is indicative of a high OxPhos energy metabolism predicting resistance to treatment.
[0149] Dans un autre mode de réalisation, la méthode de la présente invention sert à détecter in vitro si des cellules tumorales incluant des cellules leucémiques ont acquis un motif de résistance aux médicaments pendant la maladie. [0149] In another embodiment, the method of the present invention serves to detect in vitro whether tumor cells including leukemia cells have acquired a pattern of drug resistance during the disease.
[0150] Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, la méthode comprend les étapes de : [0150] Thus, in a particular embodiment, the method comprises the steps of:
- mesure de la sensibilité in vitro à l'exposition au froid de différents échantillons cellulaires d’essai provenant du même patient et prélevés à différents moments de la maladie, par ex. dans le contexte de la leucémie, au moment du diagnostic puis au moment de la rechute; - measurement of the in vitro sensitivity to cold exposure of different test cell samples from the same patient and taken at different times during the disease, e.g. against the background of leukemia, at the time of diagnosis and then at the time of relapse;
- comparaison de ladite sensibilité au froid une analyse antérieur ou avec le niveau de référence, telle que la sensibilité au froid du ou des échantillons cellulaires contrôles décrits ici, dans lequel un maintien de la résistance au froid entre les deux temps est indicatif d'un maintien du métabolisme glyco lytique et prédictif d'un maintien de la sensibilité au médicament ou à la thérapie au cours de la maladie, où l'augmentation de la résistance au froid entre les deux temps indique une augmentation du métabolisme OxPhos et une prédiction de la résistance au médicament ou à la thérapie au cours de la maladie. - comparison of said cold sensitivity with a previous analysis or with the reference level, such as the cold sensitivity of the control cell sample (s) described here, in which a maintenance of the cold resistance between the two times is indicative of a maintenance of glycol lytic metabolism and predictive of maintenance of drug or therapy sensitivity during disease, where the increase in cold resistance between the two stages indicates an increase in OxPhos metabolism and a prediction of drug or therapy resistance during illness.
[0151] De nouvelles stratégies ciblant le métabolisme énergétique du cancer, en particulier le métabolisme OxPhos, sont en cours de développement (Caro et al. 2012; Viale et al. 2014; Hensley et al. 2016; Kuntz et al. 2017; Farge et al. 2017). la présente invention pourrait être utile en clinique pour deux aspects supplémentaires. Le premier aspect consiste à utiliser la méthode in vitro de cette invention pour sélectionner des patients cancéreux susceptibles de répondre à un agent candidat modifiant le métabolisme énergétique mitochondrial cellulaire, par ex. sélectionner les patients pouvant bénéficier d’un essai clinique affectant les mitochondries, dans lequel la détection de la sensibilité au froid au-dessus d'une valeur de référence de contrôle indique des cellules cancéreuses OxPhos susceptibles de bénéficier d'un nouveau traitement anti-OxPhos dans un essai clinique. [0151] New strategies targeting the energy metabolism of cancer, in particular the OxPhos metabolism, are under development (Caro et al. 2012; Viale et al. 2014; Hensley et al. 2016; Kuntz et al. 2017; Farge et al. 2017). the present invention could be useful clinically for two additional aspects. The first aspect is to use the in vitro method of this invention to select cancer patients likely to respond to a candidate metabolism modifying agent. cellular mitochondrial energy, eg. select patients who may benefit from a clinical trial affecting mitochondria, in which detection of sensitivity to cold above a control baseline indicates OxPhos cancer cells likely to benefit from novel anti-OxPhos therapy in a clinical trial.
[0152] Dans un second aspect, l'invention concerne une méthode pour évaluer l’efficacité d’un traitement modifiant le métabolisme énergétique chez un patient atteint de cancer, comprenant l’étape suivante: [0152] In a second aspect, the invention relates to a method for evaluating the effectiveness of a treatment modifying the energy metabolism in a patient suffering from cancer, comprising the following step:
effectuer la méthode selon l’invention telle que décrite précédemment sur une population de cellules cancéreuses du patient sous traitement. perform the method according to the invention as described above on a population of cancer cells of the patient under treatment.
[0153] Typiquement, cette méthode comprend les étapes de mesure de la sensibilité à l'exposition au froid de différents échantillons de cellules de test provenant du même patient à des moments différents, par exemple avant et pendant traitement. Typically, this method comprises the steps of measuring the sensitivity to cold exposure of different test cell samples from the same patient at different times, for example before and during treatment.
[0154] Comparer ladite sensibilité au froid entre un échantillon cellulaire non traité et un échantillon cellulaire traité, dans lequel un maintien de la sensibilité au froid entre les deux échantillons cellulaires non traités et traités est révélateur d'un échec du traitement à avoir un impact sur le métabolisme OxPhos ; dans lequel une perte de sensibilité au froid entre les deux échantillons cellulaires non traités et traités indique que le succès du traitement a un impact négatif sur le métabolisme OxPhos. [0154] Compare said sensitivity to cold between an untreated cell sample and a treated cell sample, in which maintaining the sensitivity to cold between the two untreated and treated cell samples is indicative of a failure of the treatment to have an impact on OxPhos metabolism; wherein a loss of cold sensitivity between the two untreated and treated cell samples indicates that treatment success negatively impacts OxPhos metabolism.
Exemples Examples
[0155] L'invention est davantage décrite dans les exemples suivants, qui ne limitent pas la portée de l'invention décrite dans les revendications. [0155] The invention is further described in the following examples, which do not limit the scope of the invention described in the claims.
[0156] 1. Méthodes [0156] 1. Methods
[0157] Les méthodes suivantes ont été utilisées dans les études décrites ici. [0157] The following methods were used in the studies described here.
[0158] Cellules. LAM HL-60, Kasumi-1, KG-1, KG- la, MOLM-14, MV-4-11, NB-4, OCI-AML2, OCI-AML3, SKM-1, THP-1, U -937 ont été fournis par le Dr Collette (CRCM, Marseille, France) et le Dr Sarry (CRCT, Toulouse, France). Les cellules ont été maintenues dans du RPMI1640, avec 10% de sérum de veau fœtal (FCS), 2 mM de L- glutamine, de la pénicilline (50 U/ml) et de la streptomycine (50 mg/ml). Les cultures à faible concentration en oxygène ont été réalisées dans un incubateur HERACell double injecteur gazeux MCO-5M SANYO ainsi que dans une chambre à hypoxie (STEMCELL Technologies) à l’aide un mélange spécial de gaz permettant de réaliser en parallèle les conditions de 20%; 3% ou 1% d'Oxygène. [0158] Cells. LAM HL-60, Kasumi-1, KG-1, KG- la, MOLM-14, MV-4-11, NB-4, OCI-AML2, OCI-AML3, SKM-1, THP-1, U -937 were provided by Dr Collette (CRCM, Marseille, France) and Dr Sarry (CRCT, Toulouse, France). The cells were maintained in RPMI1640, with 10% fetal calf serum (FCS), 2 mM L-glutamine, penicillin (50 U / ml) and streptomycin (50 mg / ml). Low oxygen concentration cultures were performed in a double HERACell incubator gas injector MCO-5M SANYO as well as in a hypoxia chamber (STEMCELL Technologies) using a special mixture of gases allowing to achieve in parallel the conditions of 20%; 3% or 1% Oxygen.
[0159] Test de survie à basse température à 4 degrés Celsius. L'armoire réfrigérée Liebherr FK2642 a été utilisée pour l'exposition au froid. Le réglage de la température de 4 degrés Celsius a été contrôlé avec un thermomètre de réfrigérateur (Fisherbrand™). En utilisant une chambre à hypoxie (STEMCELL Technologies) et un mélange spécial de gaz composés d'02 (21%) N2 (74%) et de C02 (5%), nous avons démontré que le manque d'atmosphère de C02 n'était pas responsable de la sensibilité des cellules OxPhos. Le maintien ou l’arrêt à de la basse température pour déterminer impact sur la viabilité sont détaillés dans la section suivante. [0159] Low temperature survival test at 4 degrees Celsius. Liebherr FK2642 refrigerated cabinet was used for cold exposure. The temperature setting of 4 degrees Celsius was checked with a refrigerator thermometer (Fisherbrand ™). Using a hypoxia chamber (STEMCELL Technologies) and a special mixture of gases composed of O2 (21%) N2 (74%) and C02 (5%), we have demonstrated that the lack of atmosphere of C02 does not was not responsible for the sensitivity of the OxPhos cells. Maintaining or stopping at a low temperature to determine impact on viability is detailed in the next section.
[0160] Cytométrie en flux. Les analyses de cytométrie ont été effectuées en utilisant les analyseurs MACSQuant ou MACSQuant® VYB (Miltenyi Biotec). Pour certaines analyses, les cellules hématopoïétiques humaines ont été colorées comme spécifié avec un antiCD20-PE de Miltenyi. Les marquages de viabilité ont été réalisés soit avec du DAPI (4,6 diamidino-2-phénylindole) soit avec de l'iodure de propidium. Les cellules LAM ont été colorées avec 5 mM de colorant de prolifération eFluor™670 (Thermo fisher) pendant 10 minutes à 37 ° C dans du PBS. Les cellules ont été lavées deux fois et incubées 18 h à 37 ° C pour permettre la stabilisation du marquage eFluor™670. Les analyses de cytométrie ont été réalisées avec le logiciel FlowJo (Tree Star). [0160] Flow cytometry. Cytometric analyzes were performed using the MACSQuant or MACSQuant® VYB analyzers (Miltenyi Biotec). For some analyzes, human hematopoietic cells were stained as specified with antiCD20-PE from Miltenyi. The viability markings were carried out either with DAPI (4,6 diamidino-2-phenylindole) or with propidium iodide. LAM cells were stained with 5 mM eFluor ™ 670 proliferation dye (Thermo fisher) for 10 minutes at 37 ° C in PBS. The cells were washed twice and incubated for 18 h at 37 ° C to allow stabilization of the eFluor ™ 670 label. The cytometry analyzes were carried out with the FlowJo software (Tree Star).
[0161] Mesures de métabolites. Glucose et lactate, la consommation et la production ont été mesurées à l'aide d'un analyseur YSI 2950 étalonné avant chaque passage. Pour cela, les cellules testées ont été ensemencées dans leur milieu respectif dans une série de dilutions initiales chaque lignée cellulaire ayant un temps de doublement qui lui est propre nous avons décidé de ne comparer qu'à chaque point de temps analysé, les données obtenues à partir de densité cellulaire équivalente au moment de l’analyse. Toutes les données présentées en grammes par litre (g/l) ont été mesurées pour un nombre équivalent de cellules. Les milieux conditionnés ont été échantillonnés et le dosage métabolique a été effectué en trois exemplaires et comparés avec des milieux frais. Le taux de production de lactate exprimé en femto mole par cellule et par minute a été calculé par la moyenne de 3 à 6 expériences indépendantes. [0161] Metabolite measurements. Glucose and lactate, consumption and production were measured using a YSI 2950 analyzer calibrated before each run. For this, the cells tested were seeded in their respective medium in a series of initial dilutions, each cell line having a doubling time of its own, we decided to compare only at each time point analyzed, the data obtained at from equivalent cell density at the time of analysis. All data presented in grams per liter (g / l) were measured for an equivalent number of cells. Conditioned media were sampled and metabolic assay performed in triplicate and compared with fresh media. The rate of lactate production expressed in femto moles per cell per minute was calculated by the average of 3 to 6 independent experiments.
[0162] 2. Exemples [0163] Exemple 1: La sensibilité à l'exposition au froid est indicative d'un métabolisme énergétique soutenu reposant sur la phosphorylation oxydative mitochondriale [0162] 2. Examples [0163] Example 1: Sensitivity to exposure to cold is indicative of a sustained energy metabolism based on mitochondrial oxidative phosphorylation
[0164] La principale barrière thérapeutique pour le traitement des cancers solides et des leucémies est la persistance d’une maladie résiduelle après le premier cycle de chimiothérapie. En activant les propriétés régénératrices et les processus de survie, les cellules souches cancéreuses chimiorésistantes vont ré-initier une nouvelle version de la pathologie qui implique une plasticité métabolique, propriété connue depuis une décennie mais dont l’implication au cours des thérapies conventionnelles vient à peine d'être dévoilée dans le contexte de Leucémie myéloïde aiguë (LAM)(Farge et al. 2017). Il a été formellement démontré que la majorité des cellules tumorales adoptent la glycolyse pour produire leur énergie, quel que soit l'apport d'oxygène dans la tumeur (effet Warburg (Vander Heiden, Cantley, et Thompson 2009)). Cependant, depuis 2012, le nombre d'études démontrant l'existence de sous-groupes dépendants du métabolisme OxPhos a régulièrement augmenté (lymphome diffus à grandes cellules B, cancer du poumon, pancréas, leucémie myéloïde aiguë, leucémie myéloïde chronique et cancer du sein) et la découverte d’empreintes métaboliques au sein de la même entité tumorale a relancé le débat sur l'utilisation exclusive de la glycolyse par les cellules tumorales. En 2017, l'étude du Dr JE Sarry a montré que les AML pouvaient être classées en fonction de leur statut métabolique (glycolytique et OxPhos). De plus, ces études ont démontré qu'en réponse à l'ARA, les cellules résistantes au traitement ont un métabolisme OxPhos exacerbé, quel que soit le statut métabolique des cellules d'origine Farge et al. (Farge et al. 2017), Kuntz et al. (Kuntz et al. 2017) ainsi que Lee et al. (Lee et al. 2017) ont atteint des conclusions similaires, respectivement dans la leucémie myéloïde chronique (LMC) et dans un sous- type de cancer du sein chimiorésistant. Notre travail en 2016 décrivant un transfert de mitochondries fonctionnelles du microenvironnement vers des cellules leucémiques soutient également cette découverte (Moschoi et al. 2016). [0164] The main therapeutic barrier for the treatment of solid cancers and leukemia is the persistence of residual disease after the first cycle of chemotherapy. By activating the regenerative properties and the survival processes, chemoresistant cancer stem cells will re-initiate a new version of the pathology which involves metabolic plasticity, a property known for a decade but whose implication during conventional therapies has barely been made. to be revealed in the context of Acute Myeloid Leukemia (AML) (Farge et al. 2017). It has been formally shown that the majority of tumor cells adopt glycolysis to produce their energy, regardless of the oxygen supply to the tumor (Warburg effect (Vander Heiden, Cantley, and Thompson 2009)). However, since 2012, the number of studies demonstrating the existence of subgroups dependent on OxPhos metabolism has steadily increased (diffuse large B-cell lymphoma, lung cancer, pancreas, acute myeloid leukemia, chronic myeloid leukemia and breast cancer. ) and the discovery of metabolic fingerprints within the same tumor entity has revived the debate on the exclusive use of glycolysis by tumor cells. In 2017, the study by Dr. JE Sarry showed that AMLs could be classified according to their metabolic status (glycolytic and OxPhos). In addition, these studies demonstrated that in response to ARA, treatment-resistant cells have an exacerbated OxPhos metabolism, regardless of the metabolic status of the cells of origin Farge et al. (Farge et al. 2017), Kuntz et al. (Kuntz et al. 2017) as well as Lee et al. (Lee et al. 2017) reached similar conclusions in chronic myelogenous leukemia (CML) and a drug-resistant breast cancer subtype, respectively. Our work in 2016 describing a transfer of functional mitochondria from the microenvironment to leukemia cells also supports this finding (Moschoi et al. 2016).
[0165] Ainsi, le ciblage du métabolisme des cellules cancéreuses offre des opportunités considérables pour bloquer la production d'énergie des cellules cancéreuses chimiorésistantes. Au final, définir le statut OxPhos ou glycolytique et cibler le métabolisme OxPhos d'une cellule cancéreuse est une importance centrale en oncologie à ce jour. [0166] Les cellules glyco lytiques et les cellules OxPhos utilisent du glucose pour produire de l'énergie. Cependant, dans les cellules OxPhos, le produit final de la glycolyse, le pyruvate, sera dirigé vers la mitochondrie pour alimenter le cycle TCA qui produira un potentiel réducteur élevé, qui sera régénéré et transformé dans un gradient de protons au niveau de la chaîne de transport des électrons. La glycolyse quant à elle transformera éventuellement le pyruvate en lactate et couplera cette réaction à une réduction régénératrice de coenzyme, étape nécessaire pour permettre un nouveau cycle de glycolyse. Le lactate est l'une des sources d'acidification du milieu de culture responsable du changement de couleur du phénol rouge. Parce que le rendement énergétique de la glycolyse est presque 20 fois inférieur à celui de l'OxPhos, les cellules glycolytiques utilisent plus de glucose et acidifient leur milieu plus rapidement que les cellules OxPhos. [0165] Thus, targeting the metabolism of cancer cells offers considerable opportunities for blocking the energy production of drug-resistant cancer cells. Finally, set the OxPhos status or glycolytic and target OxPhos metabolism of a cancer cell is of central importance in oncology to our j. [0166] Glyco lytic cells and OxPhos cells use glucose for energy. However, in OxPhos cells, the end product of glycolysis, pyruvate, will be directed to the mitochondria to fuel the TCA cycle which will produce a high reducing potential, which will be regenerated and transformed into a proton gradient at the chain level. electron transport. As for the glycolysis, it will eventually convert the pyruvate into lactate and will couple this reaction to a regenerative reduction of coenzyme, a step necessary to allow a new cycle of glycolysis. Lactate is one of the sources of acidification of the culture medium responsible for the change in color of phenol red. Because the energy efficiency of glycolysis is almost 20 times lower than that of OxPhos, glycolytic cells use more glucose and acidify their medium faster than OxPhos cells.
[0167] Afin de tenir compte de l'hétérogénéité de la leucémie, nous avons d'abord étudié un panel des 12 lignées cellulaires de Leucémie Myéloïde Aiguë les plus couramment utilisées qui représentent un large éventail d'anomalies moléculaires, cliniques, biologiques et immuno-phénotypiques. [0167] In order to take into account the heterogeneity of leukemia, we first studied a panel of the 12 most commonly used Acute Myeloid Leukemia cell lines which represent a wide range of molecular, clinical, biological and immunological abnormalities. -phenotypic.
[0168] Parmi ce panel, nous avons identifié des lignées hautement productrices de lactate, HL-60, KG-1, NB-4, U937 que nous avons définies comme étant des cellules glycolytiques et des lignées cellulaires faiblement productrice de lactate, KASUMI-1, MOLM-14, MV4-11, SKM-1 , THP-1 que nous avons défini comme des cellules OxPhos. [0168] Among this panel, we identified highly lactate-producing lines, HL-60, KG-1, NB-4, U937, which we defined as being glycolytic cells and cell lines that produced low lactate, KASUMI- 1, MOLM-14, MV4-11, SKM-1, THP-1 which we have defined as OxPhos cells.
[0169] Nous avons pu vérifier l’acidification plus rapide des milieux de culture conditionnés par les lignées cellulaires glycolytiques simplement en comparant la variation de couleur du colorant indicateur de pH rouge phénol (FIGURE 5 A) ou en quantifiant plus précisément la concentration en glucose et en lactate dans le milieu de culture (FIGURE 5B) variant au cours du temps beaucoup plus rapidement pour les cellules glycolytiques. We were able to verify the faster acidification of the culture media conditioned by the glycolytic cell lines simply by comparing the color variation of the phenol red pH indicator dye (FIGURE 5 A) or by more precisely quantifying the glucose concentration. and lactate in the culture medium (FIGURE 5B) varying over time much more rapidly for glycolytic cells.
[0170] Nous nous sommes ensuite demandé si cette différence métabolique entre ces deux groupes de cellules leucémiques pouvait être influencée et s'adapter aux signaux externes. Nous avons testé différents pourcentages d'oxygène en culture et observé de manière intéressante que seules les cellules OxPhos modifiaient leur métabolisme en hypoxie et pouvaient augmenter leur consommation de glucose et leur production de lactate. Cellules glycolytiques ne répondaient pas comme si elles avaient déjà atteint leur taux maximum de catabolisme du glucose (FIGURE 6). Ceci suggère également que la phosphorylation oxydative mitochondriale n'est absolument pas impliquée dans le métabolisme énergétique des cellules glyco lytiques. [0170] We then asked ourselves if this metabolic difference between these two groups of leukemia cells could be influenced and adapt to external signals. We tested different percentages of oxygen in culture and observed in an interesting way that only OxPhos cells modified their metabolism in hypoxia and could increase their glucose consumption and lactate production. Glycolytic cells did not respond as if they had already reached their maximum rate of glucose catabolism (FIGURE 6). This also suggests that the Mitochondrial oxidative phosphorylation is absolutely not involved in the energy metabolism of glycol lytic cells.
[0171] Au cours d'expérimentation de routine, nous avons cru remarqué qu'une lignée cellulaire perdait systématiquement de la viabilité après un court stockage sur de la glace avant l'analyse FACS. Nous avons réalisé une analyse cinétique plus approfondie à 4 degrés Celsius (4 ° C) sur plusieurs lignées de cellules et avons observé que les cellules glyco lytiques maintenaient leur viabilité à 4 ° C pendant 36h alors que les cellules OxPhos commençaient à perdre jusqu'à 25% de leur viabilité durant les 10 premières heures d'exposition au froid (FIGURE 7A). La perte de viabilité de 25% a été trouvée comme étant un seuil empirique pratique pour capturer la différence entre les cellules glyco lytiques et OxPhos dans un court laps de temps. Nous avons répété test de survie à basse température à 4 degrés Celsius et confirmé que le temps nécessaire pour perdre 25% de la population était reproductible et cohérent pour chaque lignée cellulaire. Les lignées cellulaires à faible production de lactate OxPhos perdent en moyenne 25% de leur viabilité dans les 14 premières heures (± 2,5h) contre 39 heures (± 8,8h) pour les cellules glycolytiques productrices de lactate élevé (FIGURE 7B). La représentation graphique du taux de production de lactate en fonction du temps nécessaire pour atteindre 25% de perte de viabilité, montre la corrélation positive (p <0,01) entre ces deux paramètres et distingue les cellules OxPhos sensibles au froid les cellules glycolytiques résistantes au froid (FIGURE 7C). Finalement, nous avons pu démontrer que la densité cellulaire n'influence pas la survie cellulaire au cours de la CKC4, ce qui suggère que ce test cellulaire pourrait également être appliqué à des échantillons de tissu solide. [0171] During routine experimentation, we believed we noticed that a cell line systematically lost viability after short storage on ice before FACS analysis. We performed a more thorough kinetic analysis at 4 degrees Celsius (4 ° C) on several cell lines and observed that the glyco lytic cells maintained their viability at 4 ° C for 36h while the OxPhos cells began to lose up to 25% of their viability during the first 10 hours of cold exposure (FIGURE 7A). The 25% loss of viability was found to be a practical empirical threshold for capturing the difference between glyco lytic cells and OxPhos in a short period of time. We repeated the low temperature survival test at 4 degrees Celsius and confirmed that the time taken to lose 25% of the population was reproducible and consistent for each cell line. Cell lines with low production of OxPhos lactate lose on average 25% of their viability in the first 14 hours (± 2.5h) compared to 39 hours (± 8.8h) for glycolytic cells producing high lactate (FIGURE 7B). The graphical representation of the rate of lactate production as a function of the time required to reach 25% loss of viability, shows the positive correlation (p <0.01) between these two parameters and distinguishes cold-sensitive OxPhos cells from resistant glycolytic cells cold (FIGURE 7C). Finally, we were able to demonstrate that cell density does not influence cell survival during CKC4, suggesting that this cell test could also be applied to solid tissue samples.
[0172] Nous avons ensuite examiné si la corrélation entre OxPhos et la sensibilité au froid était une relation causale en interférant pharmacologiquement avec la chaîne de transport d'électrons (ETC). Nous avons sélectionné la roténone qui inhibe le complexe I de la chaîne respiratoire pour sa non-réversibilité combiné à sa forte activité à faible concentration et identifié un traitement non toxique de 0,1 mM pendant 72h avant de commencer test de survie à basse température (FIGURE 8A). De manière frappante, le prétraitement à la roténone inverse profondément la sensibilité au froid des cellules OxPhos MOLM-14, MV4-11, OCI-AML2 et THP-1 et n'a aucun effet sur les cellules glycolytiques KG-1, NB-4 et U937 (FIGURE 8B). La roténone a induit une modification métabolique uniquement pour les cellules OxPhos mais pas pour les cellules glycolytiques comme en témoignent les changements de couleur du rouge phénol et ainsi que les variations de concentration en lactate (FIGURE 8C-D). Ces résultats confirment d'abord les données antérieures générées en hypoxie montrant que la glycolyse est déjà à son taux maximum et que la phosphorylation oxydative mitochondriale n'a aucune contribution au métabolisme énergétique des cellules glyco lytiques. D'autre part, les cellules OxPhos ont une plasticité métabolique leur permettant d'augmenter leur glycolyse pour compenser le manque d'énergie produite par OxPhos et invalidé par la rotenone. [0172] We then examined whether the correlation between OxPhos and sensitivity to cold was a causal relationship by pharmacologically interfering with the electron transport chain (ETC). We selected rotenone which inhibits complex I of the respiratory chain for its non-reversibility combined with its high activity at low concentration and identified a non-toxic treatment of 0.1 mM for 72 h before starting low temperature survival test ( FIGURE 8A). Strikingly, the rotenone pretreatment profoundly reverses the cold sensitivity of OxPhos MOLM-14, MV4-11, OCI-AML2 and THP-1 cells and has no effect on KG-1, NB-4 glycolytic cells. and U937 (FIGURE 8B). Rotenone induced a metabolic change only in OxPhos cells but not in glycolytic cells as evidenced by changes in color of phenol red and as well as variations in lactate concentration (FIGURE 8C-D). These results first confirm previous data generated in hypoxia showing that glycolysis is already at its maximum rate and that mitochondrial oxidative phosphorylation has no contribution to the energy metabolism of glyco lytic cells. On the other hand, OxPhos cells have metabolic plasticity allowing them to increase their glycolysis to compensate for the lack of energy produced by OxPhos and invalidated by rotenone.
[0173] Plus important encore, ces résultats démontrent la relation causale entre le métabolisme OxPhos et la sensibilité au froid. [0173] Most importantly, these results demonstrate the causal relationship between OxPhos metabolism and cold sensitivity.
[0174] Les études antérieures sur le métabolisme énergétique cellulaire, y compris la nôtre, a clairement établi le changement métabolique immédiat après interférence pharmacologique, notamment avec la roténone. Nous nous sommes donc demandés si la sensibilité au froid était également inversée aussi vite que l'OxPhos était inhibé. Pour répondre à cette question, nous avons comparé différentes périodes d'incubation avec la roténone et découvert que l'inhibition immédiate de la chaîne respiratoire des mitochondries n'a pas d'impact direct sur la résistance au froid, mais nécessite une certaine période d'extinction pour déclencher la protection. Ce résultat suggère que la résistance ou la sensibilité à la basse température exprime un métabolisme stable et durable qui modifie intrinsèquement la composition cellulaire. Considérant que les réactions enzymatique sont profondément ralenties à la fois dans les cellules OxPhos et glycolytiques, nous avons supposé que test de survie à basse température ne révélait pas de différences de signalisation mais plutôt une différence structurelle entre les deux groupes. Nous nous sommes demandé si cette différence pourrait être bée à la composition lipidique des cellules. Pour tester cette hypothèse, nous avons comparé la sensibilité cellulaire à l'atorvastatine, un inhibiteur sélectif et compétitif de la HMG-CoA réductase, l'enzyme responsable du contrôle du métabolisme du 3-hydroxy-3-méthyl-glutaryl-coenzyme A dans le mévalonate, un précurseur des stérols et du cholestérol. De façon cohérente nous avons déterminé que les cellules OxPhos étaient sensibles à l'atorvastatine par rapport aux cellules glycolytiques. La représentation graphique des IC50 respective de l'atorvastatine en fonction du temps nécessaire pour perdre 25% de viabilité à basse température, souligne également la relation entre ces paramètres (FIGURE 9A-B). Dans l'ensemble, ces résultats montrent que le métabolisme mitochondrial continu pourrait contrôler la concentration de cholestérol cellulaire et éventuellement la composition de la membrane lipidique ce qui influencerait la survie des cellules à basse température. [0174] Previous studies on cellular energy metabolism, including our own, clearly established the immediate metabolic change after pharmacological interference, especially with rotenone. So we wondered if cold sensitivity was also reversed as quickly as OxPhos was inhibited. To answer this question, we compared different incubation periods with rotenone and found that immediate inhibition of the mitochondrial respiratory chain has no direct impact on cold resistance, but requires a certain period of time. 'extinction to trigger the protection. This result suggests that resistance or sensitivity to low temperature expresses a stable and long-lasting metabolism which intrinsically alters cell composition. Considering that enzymatic reactions are profoundly slowed down in both OxPhos and glycolytic cells, we speculated that low temperature survival testing did not reveal any signaling differences but rather a structural difference between the two groups. We wondered if this difference could be due to the lipid composition of cells. To test this hypothesis, we compared cellular sensitivity to atorvastatin, a selective and competitive inhibitor of HMG-CoA reductase, the enzyme responsible for controlling the metabolism of 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-coenzyme A in mevalonate, a precursor of sterols and cholesterol. Consistently we determined that OxPhos cells were sensitive to atorvastatin compared to glycolytic cells. The graphical representation of the respective IC50s of atorvastatin as a function of the time required to lose 25% viability at low temperature, also highlights the relationship between these parameters (FIGURE 9A-B). Overall, these results show that continued mitochondrial metabolism could control the concentration of cellular cholesterol and possibly the composition of the lipid membrane which would influence the survival of cells at low temperature.
[0175] Ces résultats montrent que le métabolisme énergétique des cellules cancéreuses peut être détecté qualitativement et quantitativement au moyen de la mesure de la sensibilité au froid. La méthode présente d'énormes opportunités pour des approches diagnostiques et des criblages de banques chimiques pour identifier de nouveaux composés d’inhiber ou de stimuler la phosphorylation oxydative ou la glycolyse. These results show that the energy metabolism of cancer cells can be detected qualitatively and quantitatively by measuring the sensitivity to cold. The method presents enormous opportunities for diagnostic approaches and chemical library screens to identify new compounds that inhibit or stimulate oxidative phosphorylation or glycolysis.
[0176] Exemple 2: Le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius permet d’enrichir ou de purifier des cellules en fonction de leur métabolisme énergétique [0176] Example 2: The low temperature survival test at 4 degrees Celsius makes it possible to enrich or purify cells according to their energy metabolism
[0177] Puisque les cellules OxPhos et les cellules glycolytiques sont respectivement sensibles et résistantes à la basse température, nous avons proposé de vérifier que cette méthode pourrait être utilisée pour enrichir la population glyco lytique dans une population mixte. Since the OxPhos cells and the glycolytic cells are respectively sensitive and resistant to low temperature, we proposed to verify that this method could be used to enrich the glycolytic population in a mixed population.
[0178] Nous avons mélangé dans des proportions égales des cellules OxPhos et des cellules glycolytiques ayant un niveau de viabilité maximal avant de d’initier une exposition à 4 degrés Celsius sur 24h (FIGURE 10A). Pour les deux mélanges testés, la population OxPhos a vu sa proportion réduite de 3 à 5 fois après 24h à 4 degrés Celsius (FIGURE 10B). La sensibilité différentielle a été vérifiée par une coloration à l'iodure de propidium qui met en évidence la mortalité cellulaire plus élevée des cellules OxPhos. [0178] We mixed in equal proportions OxPhos cells and glycolytic cells with a maximum viability level before initiating exposure to 4 degrees Celsius over 24 hours (FIGURE 10A). For the two mixtures tested, the OxPhos population saw its proportion reduced by 3 to 5 times after 24 hours at 4 degrees Celsius (FIGURE 10B). The differential sensitivity was verified by staining with propidium iodide which demonstrates the higher cell mortality of OxPhos cells.
[0179] Ainsi, ces résultats démontrent que l’incubation à basse température peut être utilisée pour enrichir les cellules glycolytiques dans un mélange de cellules ayant des métabolismes différents. [0179] Thus, these results demonstrate that low temperature incubation can be used to enrich glycolytic cells in a mixture of cells with different metabolisms.
[0180] Le test de survie à basse température à 4 degrés Celsius peut également être utilisé pour suivre quelle population, dans un échantillon de population mixte, a un métabolisme OxPhos, en comparant ladite proportion de population avant et après le test de survie à basse température, où la population avec un métabolisme indéterminé, dont la proportion (ou le nombre absolu) diminue après le test de survie à basse température, est une population reposant sur le métabolisme OxPhos. [0180] The low temperature survival test at 4 degrees Celsius can also be used to monitor which population, in a mixed population sample, has OxPhos metabolism, by comparing said proportion of population before and after the low survival test. temperature, where the population with an undetermined metabolism, the proportion (or absolute number) of which decreases after the low temperature survival test, is a population based on the OxPhos metabolism.
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Claims

Revendications Claims
[Revendication 1] Méthode in vitro pour déterminer la voie métabolique suivie par une population de cellules de mammifère pour générer GATR, la méthode consistant à mesurer le taux de survie de la population de cellules lorsqu’elle est soumise à une température comprise entre 2 et 10°C, un taux de survie élevé étant associé à la voie de la glycolyse et un taux de survie faible étant associé à la voie de la phosphorylation oxydative (voie OxPhos). [Claim 1] An in vitro method for determining the metabolic pathway followed by a population of mammalian cells to generate GATR, the method comprising measuring the survival rate of the population of cells when subjected to a temperature between 2 and 10 ° C, a high survival rate being associated with the glycolysis pathway and a low survival rate being associated with the oxidative phosphorylation pathway (OxPhos pathway).
[Revendication 2] Méthode in vitro selon la revendication 1, dans laquelle la population de cellules est soumise à une température d’environ 4°C. [Claim 2] The in vitro method according to claim 1, wherein the population of cells is subjected to a temperature of about 4 ° C.
[Revendication 3] Méthode in vitro selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la mesure du taux de survie est effectuée dans les 48 heures. [Claim 3] The in vitro method according to claim 1 or 2, wherein the measurement of the survival rate is carried out within 48 hours.
[Revendication 4] Méthode in vitro selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la population de cellules est une suspension liquide cellulaire ou une section solide tissulaire. [Claim 4] An in vitro method according to any of claims 1 to 3, wherein the population of cells is a liquid cell suspension or a solid section of tissue.
[Revendication 5] Méthode in vitro selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la population de cellules est composée de cellules cancéreuses d’un patient humain. [Claim 5] An in vitro method according to any one of claims 1 to 4, wherein the cell population consists of cancer cells from a human patient.
[Revendication 6] Méthode in vitro pour déterminer l’effet d'un composé sur la voie suivie par une population de cellules de mammifère pour générer l’ATP, dans laquelle on met en contact le composé avec la population de cellules et on effectue la méthode selon l’une quelconque des revendications 1-5. [Claim 6] An in vitro method for determining the effect of a compound on the pathway followed by a population of mammalian cells to generate ATP, wherein the compound is contacted with the population of cells and performed. method according to any one of claims 1-5.
[Revendication 7] Méthode in vitro pour diagnostiquer un cancer de mauvais pronostic ou pronostiquer un échec de traitement d'un patient atteint de cancer, comprenant l’étape suivante: [Claim 7] An in vitro method for diagnosing cancer with a poor prognosis or prognosis for treatment failure of a cancer patient, comprising the following step:
effectuer la méthode selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 sur une population de cellules cancéreuses du patient, un taux de survie faible des cellules cancéreuses étant associé à un cancer de mauvais pronostic ou à une résistance au traitement. performing the method according to any one of claims 1 to 5 on a population of cancer cells of the patient, a poor survival rate of cancer cells being associated with cancer with poor prognosis or resistance to treatment.
[Revendication 8] Méthode in vitro pour évaluer l’efficacité d’un traitement modifiant le métabolisme énergétique chez un patient atteint de cancer, comprenant l’étape suivante: effectuer la méthode selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 sur une population de cellules cancéreuses du patient sous traitement. [Revendication 9] Méthode in vitro pour éliminer au sein d’une population de cellules de mammifère les cellules qui suivent la voie métabolique oxPhos, en soumettant la population de cellules à une température comprise entre 2 et 10°C. [Claim 8] An in vitro method for evaluating the effectiveness of a treatment modifying energy metabolism in a cancer patient, comprising the step of: performing the method according to any one of claims 1 to 5 on a population of cancer cells of the patient under treatment. [Claim 9] An in vitro method for eliminating within a population of mammalian cells the cells which follow the oxPhos metabolic pathway, by subjecting the population of cells to a temperature between 2 and 10 ° C.
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