Silençage du gène MDR1 et resensibilisation des cellules MCF-7 MDR à la doxorubicine en utilisant les nanoparticules chitosane/MDR1-siARN

Le cancer est la principale cause de décès au Canada et il est à l'origine d'environ 30 % de tous les décès au pays.[1] On estime qu'en 2015, un Canadien sur quatre (24 % de femmes et 29 % d'hommes) mourra d'un cancer. Dans le monde et uniquement pour l'année 2012, on rapporte 14 millions de nouveaux cas de cancer et 8,2 millions de décès causés par cette maladie.[2] Le pire est à venir, car, selon l'Organisation mondiale de la santé, le nombre de nouveaux cas devrait augmenter d'environ 70% au cours des deux prochaines décennies. La forte mortalité associée au cancer s'explique en partie par l'acquisition d'une résistance aux médicaments qui rend les patients réfractaires à la chimiothérapie. En effet, les cellules cancéreuses soumises à un agent cytotoxique lors de la chimiothérapie risquent de développer une résistance à cet agent ainsi qu'aux divers agents partageant des ressemblances structurelles et/ou fonctionnelles. Il s'agit de cellules cancéreuses ayant une résistance multiple aux drogues (MDR "Multiple Drug resistant cells"). Le développement d'une résistance aux chimiodrogues est un problème majeur de santé publique et représente un obstacle pour le développement de nouveaux traitements anticancéreux. Les MCF-7 MDR sont des lignées établies de cellules humaines de cancer du sein qui ont développé une résistance aux chimiodrogues telle que la doxorubicine. Les MCF-7 MDR ont la particularité de surexprimer la protéine P-gp qui est responsable de la désintoxication des cellules par reflux des chimiodrogues. Le but de cette étude consistait donc à réduire l'expression de la protéine P-gp, codée par le gène MDR1 (aussi appelé gène ABCB1), dans des cellules cancéreuses MCF-7 MDR et ainsi resensibiliser ces dernières aux traitements anti-cancer. Afin d'interférer dans l'expression du gène MDR1, nous avons utilisé de petits ARN interférents, appelés siARN, complémentaires à des séquences spécifiques au niveau du gène MDR1 humain. Au total, quatre duplexes de siARN ont été utilisés pour cette étude: siARN_1, siARN_1M, siARN_2 et siARN_2M. Chacun des brins des duplexes est formé au total de 21 acides nucléiques et possède deux acides nucléiques dépassants "overhangs" à l'extrémité 3'. Les siARN_1 et siARN_1M sont complémentaires à la séquence d'acides nucléique (577-595 acides nucléiques) du gène MDR1 alors que les siARN_2 et siARN_2M sont complémentaires à une séquence légèrement décalée en aval sur le même gène (583-607 acides nucléiques). Les duplexes

Abstract

Cancer is the leading cause of death in Canada and is responsible for about 30% of all deaths in the country.[1] It is estimated that by 2015, one in four Canadians (24% women and 29% men) will die from cancer. In the world and only for 2012, 14 million new cancer cases and 8.2 million deaths from the disease were reported.[2] The worst is yet to come because, according to World Health Organization, the number of new cases is expected to increase by about 70% over the next two decades. The high mortality associated with cancer is partly explained by the acquisition of drug resistance that make patients refractory to chemotherapy. In fact, cancer cells exposed to a cytotoxic agent during chemotherapy, may develop a resistance to this agent as well as various agents sharing structural or functional similarities. These cancer cells are known for multidrug resistance ("Multiple Drug resistant cells"). The development of resistance to chimiodrogues is a major public health problem that presents an obstacle for the development of new cancer treatments. MCF-7 MDR are established cell lines of human breast cancer that have developed resistance to chimiodrogues such as doxorubicin. MCF-7 MDR have the particularity to over-express P-gp protein that is responsible for the detoxification of cells by reflux of chimiodrogues. The purpose of this study was therefore to reduce the expression of P-gp, encoded by the MDR1 gene (also called gene ABCB1) in cancer cells MCF-7, and re-sensitize MCF-7 MDR cells to anti-cancer treatments. In order to modify MDR1 gene expression, we used small RNAi called siRNA that are specific to the MDR1 gene. In total, 4 duplexes of siRNA have been used: siRNA_1, siRNA_1M, siRNA_2 and siRNA_2M. Each of the duplexes strands is consists of 21 nucleic acids and has two protruding nucleic acids (overhangs) at the 3' end. siRNA_1 and siRNA_1M are complementary to the nucleic acid sequence (577-595 nucleic acids ) of the MDR1 gene, whereas siARN_2 and siARN_2M are complementary to a sequence shifted slightly downstream in the same gene (583-607 nucleic acids). RNA duplexes siRNA_1 and siARN_2 consist exclusively of DNA while "modifed" siRNA_1M and si RNA_2M consist of RNA overhangs. siRNA duplexes (siRNA_1 and siRNA_2) were chosen from the work published by Hao Wu et al. (2003), Stege et al. (2004) and Miletti-Gonzalez et al. (2005) which showed that these siRNA sequences are effective to silence MDR1 gene in cancer cells (breast cancer cells MCF-7 / AdrR and MCF-7 / BC-19 and stomach cancer cells: EPG85-257RDB).[3-5] Moreover, Strapps et al. (2010) showed that the use of siRNA having