Tavangari, Simin
(2025).
« Mapping the antibody combining site of tumor-associated carbohydrate antigen » Thèse.
Montréal (Québec), Université du Québec à Montréal, Doctorat en chimie.
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Résumé
Les antigènes associés aux tumeurs (TACAs) constituent un groupe fascinant de néo-antigènes, décorant exclusivement les surfaces de diverses cellules cancéreuses. Cette caractéristique distinctive ne fait pas seulement la distinction entre les cellules cancéreuses et saines, mais souligne également leur potentiel en tant que cibles clés pour des traitements innovants du cancer, promettant d'ouvrir une ère transformative en immunothérapie anticancéreuse. Au sein du répertoire diversifié des TACAs, les antigènes Thomsen-Friedenreich (TF) et Tn émergent comme des marqueurs pancarcinomes prééminents, largement répandus dans divers cancers, dont le cancer du sein. L'ubiquité des antigènes TF et Tn est sous-tendue par des altérations complexes dans les schémas de glycosylation des glycoprotéines de mucine au sein des cellules malignes. Plus précisément, l'antigène TF, caractérisé par le disaccharide Galβ1-3GalNAc-α-OR, et l'antigène Tn, portant le monosaccharide GalNAc-α-OR, sont des marques de glycosylation aberrante, conférant une signature moléculaire distincte aux cellules cancéreuses, facilitant ainsi leur identification et leur ciblage. Malgré leur présence omniprésente dans le paysage cancéreux, les propriétés intrinsèques des TACAs peuvent ne pas provoquer de manière autonome une réponse immunitaire robuste contre les malignités. L'interaction entre les TACAs et le système immunitaire implique des mécanismes sophistiqués d'évasion immunitaire orchestrés par les cellules cancéreuses, nécessitant une compréhension nuancée de l'immunologie tumorale pour le développement d'interventions immunothérapeutiques efficaces. Exploiter l'immunogénicité des TACAs présente une opportunité alléchante pour affiner les stratégies d'immunothérapie du cancer, avec le potentiel d’exploiter pleinement le potentiel thérapeutique du système immunitaire contre le cancer du sein et d'autres malignités. Étant donné l'importance des TACAs comme cibles thérapeutiques, la conception et la synthèse standard des antigènes Tn et TF sont essentielles pour développer des composés plus efficaces et spécifiques en immunothérapie. En outre, et en dehors de l'importance des modifications anomériques des TACAs, la modification de positions non anomériques sur les TACAs est cruciale pour une approche multifacette pour la recherche et la thérapie du cancer. Ces modifications jouent des rôles pivots en immunothérapie, améliorant la reconnaissance immunitaire des cellules cancéreuses et améliorant l'efficacité de stratégies telles que les vaccins anticancéreux et la thérapie cellulaire adoptive. Dans cette thèse, nous présentons une étude approfondie de la conception et la synthèse d'un vaccin semi-synthétique basé sur Tn avec la N-acétylgalactosamine fonctionnalisée au point focal. Nous avons utilisé la région anomérique du sucre comme épitope potentiel et sa conversion en un glycoside d'allyle pour générer des dérivés allongés par espaceur. La synthèse et la caractérisation de ces composés ont été confirmées à l'aide de diverses techniques analytiques, notamment la RMN du proton, la RMN du carbone, COSY, HSQC et la spectrométrie de masse, avant de passer aux étapes suivantes. Pour résoudre le problème de tolérance immunitaire associé à l'antigène Tn, nous avons fixé l'albumine sérique bovine (BSA) au composé conjugué nouvellement formé dans des conditions contrôlées. Cela a nécessité une réaction d'addition thiol-ène sous photocatalyse UV (254 nm) en utilisant du 2,2-diméthoxy-2-phénylacétophénone (DMPA). Avant cela, la pureté de la BSA a été vérifiée avec soin par électrophorèse sur gel SDS, garantissant son intégrité pour des expérimentations ultérieures. La concentration moyenne de BSA par composé conjugué a été évaluée à l’aide du test de Bradford, tandis que le nombre de Tn par BSA dans chaque conjugué a été déterminé via la méthode de Dubois. De plus, cette étude avait pour objectif d'explorer la capacité de liaison du conjugué Tn-BSA à des anticorps anti-Tn spécifiques et à valider le processus de conjugaison à l'aide d'un dosage immunoenzymatique (ELISA). Diverses lectines, dont l'agglutinine d’arachide (PNA) d'Arachis hypogaea et l'agglutinine de Vicia villosa (VVA), ont été utilisées comme modèles pour les interactions avec les anticorps. Deux méthodes distinctes, colorimétrique et fluorimétrique, ont été utilisées, et leurs résultats ont été analysés et discutés. Par ailleurs, la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse par ionisation électrospray (LC-MS) a été utilisée pour identifier les fragments peptidiques de la BSA où l'antigène Tn a été greffé et modifié. De plus, un dosage de résonance plasmonique de surface (SPR) a été réalisé pour étudier l'affinité de liaison de l'antigène TF envers la PNA, fournissant une analyse supplémentaire. Nous avons également synthétisé des dérivés d'antigènes Tn halogénés et proposé une bibliothèque de dérivés Tn où les groupes hydroxyles libres aux positions 3, 4 et 6 ont été remplacés par divers groupes fonctionnels. Cette initiative visait à élucider les interactions complexes entre les analogs proposés et diverses lectines telles que VVA, SBA et Jacalin, servant de modèle pour les interactions anticorps. Ensuite, parmi les approches connues pour cartographier finement les interactions antigène-anticorps, la modélisation computationnelle a été choisie pour restreindre la bibliothèque et identifier les analogs les plus puissants en termes de présentation d'une forte affinité envers les lectines mentionnées. Pour optimiser la structure de l'antigène Tn en complexe avec les anticorps pertinents, des substitutions ont été introduites aux positions 3, 4 et 6 de Tn. En utilisant le package de modélisation moléculaire SYBYL-X 1.1, des structures de composés basés sur Tn ont été générées et ensuite affinées dans Discovery Studio 4.1 en utilisant le champ de force CHARMm. Des études de docking ont été menées avec des lectines (VVA, SBA et Jacalin) en utilisant des structures cristallines obtenues à partir de la base de données RCSB. Le site actif de la lectine a été modélisé dans une sphère de 15 Å autour de l'antigène Tn, permettant aux atomes du ligand et des chaînes latérales environnantes de se déplacer librement. Les sites actifs des lectines ont été identifiés et les analogs de Tn ont été ancrés dans ces sites en utilisant le programme GOLD, avec les paramètres par défaut. Les résultats ont été sauvegardés. Le docking a été effectué trois fois. Pour évaluer la fiabilité des résultats de docking et étudier les modifications des analogues de Tn en complexe avec les lectines au fil du temps dans un milieu aqueux, une simulation de dynamique moléculaire (MD) a été réalisée. Le package de simulations GROMACS 5.1.2 GROMOS96 53a6 a été utilisé pour simuler le système protéine-ligand. Le site Web Pharmit (http://pharmit.csb.pitt.edu/) a été utilisé pour construire le modèle pharmacophore en utilisant la structure cristalline de lectines en complexe avec l'antigène Tn (http://www.pdb.org). Les codes pdb de 1N47 pour VVA (Vicia villosa agglutinin), 4D69 pour SBA (Soybean Agglutinin) et 1UH0 pour la lectine de Jacalin ont été utilisés. Les modèles pharmacophores ont défini les caractéristiques d'interaction essentielles pour l'activité biologique de ces composés. Ensuite, dans une étude comparative, les modèles pharmacophores acquis ont été utilisés pour cribler la base de données Zinc afin de déterminer si l'un des composés récupérés de la criblage virtuel atteignait la valeur Goldscore du composé obtenu à partir de la méthode de docking, le criblage virtuel, le pharmacophore et la dynamique moléculaire ont été décrits ici. Le facteur d'enrichissement et le re-docking ont permis de valider les méthodes computationnelles.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Antigènes associés aux tumeurs (TACAs), antigènes Thomsen-Friedenreich (TF), antigène Tn, immunothérapie anticancéreuse, schémas de glycosylation, antigènes TF et Tn, albumine sérique bovine (BSA), tolérance immunitaire, dosage immunoenzymatique (ELISA), lectines, agglutinine d'arachide (PNA), agglutinine de Vicia villosa (VVA), méthodes colorimétrique et fluorimétrique, chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse par ionisation électrospray (LC-MS), résonance plasmonique de surface (SPR), dérivés halogénés de l'antigène Tn, modélisation computationnelle, études de docking, modélisation moléculaire SYBYL-X 1.1, Discovery Studio 4.1, programme GOLD, simulations de dynamique moléculaire (MD), GROMACS 5.1.2, site Web Pharmit, modélisation pharmacophore, base de données Zinc, valeur Goldscore, facteur d'enrichissement, re-docking
| Type: |
Thèse ou essai doctoral accepté
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| Informations complémentaires: |
Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A. |
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Directeur de thèse: |
Roy, René |
| Mots-clés ou Sujets: |
Cancer / Immunothérapie / Vaccins anticancéreux / Antigènes glycanniques associés aux tumeurs / Traitement du cancer du sein |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département de chimie |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
27 mars 2025 13:36 |
| Dernière modification: |
27 mars 2025 13:36 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/18642 |
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