Gene electrotransfer of plasmid AMEP, an integrin-targeted therapy, has antitumor and antiangiogenic action in murine B16 melanoma

Abstract

Gene therapy with Plasmid AMEP (antiangiogenic metargidin peptide) has recently been studied as a potential targeted therapy for melanoma. This plasmid is designed to downregulate α5β1 and αvβ3 integrins. In our study, electroporation was used as a nonviral delivery system. We investigated the antiangiogenic and direct antitumor effectiveness of this gene therapy on low and highly metastatic B16 melanoma variants. In vitro, the antiangiogenic effectiveness as determined by tube formation assay on endothelial cells was predominantly dependent on AMEP expression levels. In vivo, antitumor effectiveness was mediated by the inhibition of proliferation, migration and invasion of melanoma cells and correlated with the expression of integrins on tumor cells after intratumor delivery. In addition, reduced metastatic potential was shown. Intramuscular gene electrotransfer of Plasmid AMEP, for AMEP systemic distribution, had no antitumor effect with this specific preventive treatment protocol, confirming that direct tumor delivery was more effective. This study confirms our previous in vitro data that the expression levels of integrins on melanoma cells could be used as a biomarker for antitumor effectiveness in integrin-targeted therapies, whereas the expression levels of AMEP peptide could be a predictive factor for antiangiogenic effectiveness of Plasmid AMEP in the treatment of melanoma.

Antimetastatic Potential in Mice after Gene Therapy with Plasmid AMEP

“…In in vitro study with Plasmid AMEP, we showed good antimetastatic action, which was observed as reduced migratory and invasive potential of melanoma cells, with no effects on cell adhesion [3]. Furthermore, our in vivo gene therapy study on murine melanoma tumor also indicated on antimetastatic potential after intratumoral gene therapy with Plasmid AMEP [9]. Moreover, the first clinical Phase I/II study with intratumoraly administrated Plasmid AMEP conducted on 5 patients demonstrated good tolerability of Plasmid AMEP and local antitumor effectiveness in the treated lesions.…”

The Role Integrins in Invasii and Metastatic Skin of Malignant Tumors

“…Множество проведенных исследований по изучению зако-номерностей роста и прогрессии опухолей кожи показа-ли, что чем выше содержание интегринов в опухоли, тем выше скорость ее инвазии и более выраженный ангиогенез [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20]. Суть этих исследований заключалась в сравнении количества интегринов на разных клонах одной и той же опухоли, с определением скорости роста, инвазии и мета-стазирования каждого из клонов с последующим сравне-нием их между собой.…”

“…Суть этих исследований заключалась в сравнении количества интегринов на разных клонах одной и той же опухоли, с определением скорости роста, инвазии и мета-стазирования каждого из клонов с последующим сравне-нием их между собой. Результаты всех исследований были схожими: клоны, имевшие самый быстрый и злокаче-ственный рост, показывали наибольшую экспрессию ин-тегринов по сравнению с менее агрессивными вариантами тех же опухолей [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20].…”

“…В настоящее время разрабатывается метод генной тера-пии меланомы, заключающийся в использовании плазми-ды AMEP (antiangiogenic metargidin peptide), направлен-ной на ингибирование экспрессии опухолевыми клетками интегринов 5 1 и v 3. В эксперименте противоопухо-левый эффект данной плазмиды был представлен умень-шением пролиферации, миграции, инвазии и метаста-тического потенциала клеток меланомы, что показывает перспективность данного направления и ещё раз доказы-вает влияние интегринов на прогрессию злокачественных опухолей [20].…”

Gene therapy for patients with advanced solid tumors: a phase I study using gene electrotransfer to muscle with the integrin inhibitor plasmid AMEP

“…AMEP (Antiangiogenic MEtargidin Peptide) is the disintegrin domain of human metargidin (also known as ADAM-15). It is an anti-cancer agent with proven anti-angiogenic properties by binding of avb3 and a5b1 integrins on endothelial cells [15][16][17]. Furthermore, intramuscular gene electrotransfer of plasmid AMEP has been shown to inhibit tumor growth in murine models [17].…”