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Cancer is a disease characterized by complexity and unpredictability. Consequently, its treatment is difficult and all too often unsuccessful. Almost all cancers are treated with some combination of the traditional anti-cancer armamentarium: surgery, chemotherapy, and radiotherapy. Recently, however, gene therapy has emerged as a promising addition to this existing repertoire. Its application as a single agent, or in combination with other anti-cancer treatments is proving successful in both pre-clinical and clinical settings. In this work I have investigated the combination of a conventional chemotherapy drug, cisplatin, with a type of cancer gene therapy known as cytosine deaminase + 5-fluorocytosine suicide gene therapy. Suicide gene therapy is the intracellular conversion of non-toxic prodrug to its active form by a metabolic enzyme of non-mammalian origin. There are many established enzyme/prodrug combinations, but here the bacterial enzyme cytosine dearninase (CDA) was used to convert inert 5-fluorocytosine (5FC) to highly toxic 5-fluorouracil (5FU). Of the various vector systems for therapeutic gene delivery, adenoviral (Ad) vectors have proven particularly suitable for application to cancer. This work used a first generation adenovirus type 5 vector expressing the enzyme cytosine deaminase (AdCDA) cloned from E. coli. The combination of AdCDA/5FC with cisplatin was chosen because the combination of 5FU and cisplatin, both of which are used extensively in cancer treatment, has proven effective clinically and demonstrates synergy in vitro. This combination was evaluated in murine mammary carcinoma MTIA2 cells, human colorectal carcinoma HT29 cells, HT29pl4 cells, the photofrin resistant sub-line of HT29 cells, and murine melanoma Bl6/FIO cells. The classical clonogenic assay was used to evaluate this combination treatment since it provides an accurate indication of the effectiveness a cancer treatment will have in vivo. AdCDA infected MTIA2, HT29, and HT29pl4 cell lines exhibited a dose response to increasing concentrations of SFC that was significantly different from control vector infected cells. Similarly, uninfected cells demonstrated a dose response to increasing concentrations of cisplatin. The effect of the combination on clonogenic survival, administered in the sequence of a 48 h exposure to SFC followed by 1 h exposure to cisplatin, was greater than additive compared to the effect of the two treatments alone. F10 cells exhibited a dose response to increasing concentrations of cisplatin. However, it could not be shown reproducibly that AdCDA infected FlO cells exhibited a dose response to SFC that differed significantly from control vector infected cells. Work with the FlO cells was inconclusive regarding the combination treatment, but it rendered information regarding the sensitivity of these cells to what is hypothesized to be an unidentified component present in some preparations of 5FC. Evaluation of this treatment in vivo, using both murine and human tumor cell lines, will further define the potential of AdCDA/5FC + cisplatin as a clinically relevant cancer treatment. / Thesis / Master of Science (MSc)

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La thérapie cellulaire est basée sur l'administration de cellules immunocompétentes dans le but d'induire une réponse thérapeutique. Le transfert de gène est un moyen d'optimiser et de sécuriser la thérapie cellulaire. Récemment, plusieurs essais cliniques d'immunothérapie ont montré l'efficacité de lymphocytes T reprogrammés pour le traitement des cancers. De plus, le transfert de gène « suicide » permet de sécuriser les effecteurs immunitaires utilisés en thérapie cellulaire. Cependant, les capacités des cellules pourraient encore être améliorées par l'expression de cytokines et de récepteurs aux chémiokines. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet de thèse était le développement et la caractérisation d'outil innovants de thérapie génique. Ce travail a demandé le développement de vecteurs sécurisés pour 1 reprogrammation des lymphocytes T avec un CAR et leur persistance in vivo. Ces outils pourront par la suite être mis à la disposition de la recherche clinique afin de promouvoir de nouvelles stratégies de thérapi cellulaire anti-tumorale. / Cell therapy is based on administration of immunocompetent cells in order to induce a therapeutic response. Gene transfer can optimize and secure the cell therapy. Recently, several clinical trials of immunotherapy have shown the efficacy of reprogrammed T cells for the treatment of cancers. Moreover, the transfer of suicide gene enables th use of secure immune effectors in cell therapy. However, capacities of cells could be further improved by the expression of cytokines and receptors chemiokines. ln this context, the aim of this thesis project was the development and the characterization of innovative tools for gene therapy. This work required the development of safe retroviral vectors for reprogramming T cells with Chi me rie Antigen Receptor (CAR). These tools will be made available for clinical research in order to promote new anti-tumor cell therapy strategies.

Le traitement du cancer par thérapie génique nécessite d’une part des gènes suicides efficaces et, d’autre part, l’adressage spécifique de ces gènes aux cellules cancéreuses. J'ai d'abord caractérisé un nouveau gène suicide dérivé de la désoxycytidine kinase humaine (dCK) : le M36. Comparé à la dCK, le M36 permet une meilleure sensibilisation des certaines cellules cancéreuses aux traitements avec différents chimiothérapeutiques comme la gemcitabine et la cytarabine. Ces résultats sont particulièrement encourageants pour l'élimination des cellules cancéreuses résistantes à ces traitements du fait d’un défaut de la dCK. Dans une deuxième partie, je me suis intéressée à l'adressage spécifique des transgènes aux cellules cancéreuses par les vecteurs lentiviraux. J'ai travaillé à la preuve de concept qu’une enveloppe (Env) VIH modifiée peut permettre un tel ciblage. J'ai généré une Env qui a fortement diminué son tropisme naturel et qui comporte un motif liant le marqueur tumoral modèle HER2. / Cancer gene therapy requires the use of an effective suicide gene and the specific targeting of cancer cells. In my PhD work, I have first characterized a new potential suicide gene derived from human deoxycytidine kinase (dCK): M36. Compared to dCK, M36 improves sensitization of certain cancer cells to treatment with chemotherapeutic compounds as gemcitabine and AraC. These results are particularly encouraging for the elimination of cancer cells resistant to the treatment because of a defect with dCK. In a second part, I have worked at the proof of concept that a modified HIV envelope can allow specific targeting of cancer cells by lentiviral vectors. During this work, I have generated a CD4i envelope with a strongly diminished natural tropism and that carries a motif known to bind the model cell surface cancer marker HER2. This envelope constitutes a good starting material to be improved by evolution in cell culture to obtain specific targeting of HER2+ cells.

Les thérapies anticancéreuses ont connu ces dernières années un développement important ayant pour conséquence une amélioration dans la qualité de vie des patients. Cependant la survenue de résistances et la part significative de cancer sans traitement efficace nous oblige à envisager le développement de nouvelles stratégies anticancéreuses. Nous avons développé une nouvelle technique basée sur le principe du gène suicide en utilisant le gène du cytochrome P450 2B6 associé au cyclophosphamide (CPA). Cette technique qui consiste au transfert d’un gène métabolisant une prodrogue anticancéreuse dans la tumeur permet une sensibilisation des tumeurs à cette prodrogue. Le premier objectif de ce travail a consisté à améliorer le métabolisme de la prodrogue en construisant un gène muté du CYP2B6 en fusion avec la réductase, partenaire indispensable du CYP. Dans un deuxième temps nous avons transféré le gène CYP2B6TM-RED dans des cellules tumorales qui sont devenues sensibles au CPA entrainant une éradication des tumeurs. Ces résultats ont été confirmés in vivo sur des modèles de souris immunocompétentes. Nous avons, en plus de l’effet cytotoxique, mis en évidence un important effet bystander et le développement d’une immunité antitumorale spécifique. Ceci nous laisse penser que cette méthode peut permettre de protéger contre les récidives et les métastases. Les bons résultats obtenus dans le développement de cette nouvelle stratégie anticancéreuse, nous laissent espérer d’un futur passage en clinique. Pour cela de nouveaux modèles animaux devront être mis au point pour optimiser le transfert du transgène dans les tumeurs. / Anticancer therapies had, in recent years, an important development that results in an improvement in the quality of life of patients. However, the occurrence of resistance and the significant proportion of untreated cancer force us to consider the development of new anticancer strategies. We have developed a new technique based on the principle of suicide gene using the gene of cytochrome P450 2B6 associated with cyclophosphamide (CPA). This technique involves the transfer of a gene metabolizing an anticancer prodrug within the tumor allowing tumors sensitization to this prodrug. The first objective of this work was to improve the metabolism of the prodrug in building a mutated CYP2B6 fused with the reductase gene essential partner of CYP. In a second step we transferred the CYP2B6TM-RED gene in tumor cells that have been significantly sensitized. These results were confirmed on in vivo models of immunocompetent mice. In addition to the cytotoxic effect, mice were able to develop a specific anti-tumor immunity. This suggests to us that this method can protect against recurrence and metastasis. The good results obtained in the development of this new anticancer strategy, let us hope for a future transition into clinic. For this, new animal models will be developed to definitively validate the method.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einem neuartigen proteinbasierten, suizidgentherapeutischen Ansatz zur sicheren und effektiven Behandlung von soliden Tumoren. Verwendet wurden zellpermeable Fusionsproteine auf der Grundlage des bakteriellen Enzyms Cytosin Desaminase, welches spezifisch die Umsetzung der inaktive, nichttoxische Substanz (Prodroge) 5-Fluorcytosin in den hochwirksamen, stark toxischen Wirkstoff 5-Fluoruracil katalysiert. Dieser bewirkt die selektive Zerstörung von Tumorzellen. Durch die Fusion der bakteriellen Cytosin Desaminase (bCD) mit der Sequenz des Zellpermeabilität vermittelnden Peptides HBV-Translokationsmotiv (TLM) des Hepatits B-Virus (HBV) wurden zunächst zellpermeable E.coli Cytosin Desaminase Suizidfusionskonstrukte generiert. Für die bakteriell synthetisierten HBV-TLM-Fusionsproteine konnten eine Hexamerisierung sowie eine spezifische enzymatische Aktivität bei der Umsetzung von Cytosin zu Uracil als strukturelle und funktionelle Voraussetzungen für einen Einsatz in der Suizidgentherapie nachgewiesen werden, die vergleichbar mit dem wt-Protein waren. Bei Versuchen zur Internalisierung der zellpermeablen Fusionsproteine wurde für die Fusionsproteine mit C-terminal fusioniertem HBV-TLM (bCD-HBV-TLM) eine Aufnahme in das Zytoplasma von Hepatomzellen mittels konfokaler Laserscanmikroskopie und differentieller Zellfraktionierung nachgewiesen, nicht jedoch für Fusionsproteine mit N-terminalem HBV-TLM (HBV-TLM-bCD). Die gezeigte Internalisierung des Proteins HBV-TLM-bCD erfolgte effizient und schnell und war unabhängig vom endosomalen Aufnahmeweg. Bei der nachgewiesenen Translokalisation blieb die enzymatische, suizidgentherapeutische Aktivität des zellpermeablen Suizidproteins (HBV-TLM-bCD), d.h. die katalytische Wirkung bei der Umsetzung der Prodroge 5-Fluorcytosin vollständig erhalten, so dass sich dieses Fusionsprotein für einen therapeutischen Einsatz in der Suizidgentherapie eignet. Zusätzlich zur antitumoralen Wirkung können durch einen gezielten, lokal begrenzten therapeutischen Einsatz der vorgestellten zellpermeablen bCD-HBV-TLM-Fusionsproteine starke Nebenwirkungen, wie sie bei einer konventionellen Chemotherapie zu beobachten sind, weitgehend vermieden werden. / This work investigates the application of protein based therapeutic suicide enzyme/prodrug approaches providing novel means for both safe and effective local therapeutic regimes in solid tumors. The concept of the used suicide gene therapy system is based mainly on the transfer of the cell permeable bacterial suicide enzyme cytosine deaminase which specifically convert the inactive, non-toxic prodrug 5-fluorocytosine into the toxic metabolite 5-fluorouracil finally executing the efficient destruction of tumor cells. Employing a novel cell permeable peptide, known as the translocation motif (TLM) of hepatitis B virus (HBV), E.coli cytosine deaminase (bCD) suicide fusion proteins were generated. HBV-TLM fusion proteins formed hexamers (as do parental wt bCD) and retained the specific enzymatic activity of cytosine conversion to uracil also being comparable to parental wtbCD protein. However, only bCD-HBV-TLM fusion proteins, but not HBV-TLM-bCD fusion proteins were found to be taken up to the cytoplasm of target hepatoma cells as demonstrated both by confocal laser scanning microscopy and cell fractionation. Uptake of bCD-HBV-TLM worked both efficiently and rapidly and was found to be independent from the endosomal pathway. Since bCD-HBV-TLM fusion proteins completely retained their suicide enzymatic activity in the course of translocation across the plasma membrane their usage as profound inducers of chemo-sensitivity to 5-fluorocytosine strongly is suggested. Future therapeutic local application of cell permeable bCD-HBV-TLM fusion proteins together with a systemic 5-fluorocytosine prodrug application could result in profound antitumor activities without apparent side effects.

Nous avons produit des CART-cells et des LT-mock ont été produits ex-vivo. L'efficacité de transduction est mesuré par l'expression CD3+/CD19+ (82% en moyenne, n=S), en cytométrie en flux. L'expression protéique de CAR a été vérifiée par western blot et en cytométrie en flux attestant de son expression membranaire. Nous avons testé la fonctionnalité de la cassette suicide iCaspase9/ AP1903 sur CART-cells après 48h de traitement à I' AP1903. Nous avons montré que plus de 90% des CART-cells entrent en apoptose (Marquage 7-AAD en cytométrie en flux). Nous avons ensuite réalisé des tests fonctionnels in-vitro des CART-cells contre des lignées LMC exprimant naturellement IL-lRAP ou contre des lignées transfectées pour exprimer la forme membranaire d'IL-lRAP. Après co­culture des CART-cells en présence des cellules cibles IL-lRAP+ nous avons montré qu'ils prolifèrent (test CFSE), qu'ils sécrètent de l'interféron y et des cytokines inflammatoires. Enfin, par marquage 7-AAD, nous avons démontré la cytotoxicité des CART-cells contre les cellules ILl-RAP+. Finalement, nous avons montré l'efficacité des CART-cells in vivo, dans un modèle de xénogreffe tumorales dans des souris immunodéficiences NSG greffées par la lignée K562-IL1RAP+ / Luciférase +. On constate une diminution de la masse tumorale 4 jours après injection des CART-cells, jusqu'à disparition totale. Cette preuve de concept laisse entrevoir des perspectives thérapeutiques alternatives dans le traitement de la LMC ou LAM, qui devront être optimiser dans des modèles murins (séquence et nombres d'injection, nombres de cellules, associations avec ITKS ou autres chimiothérapies) afin de conduire un essai clinique de phase I, pour démontrer la faisabilité et la sécurité de l'approche pour envisager une démonstration d'efficacité chez l'homme. La sécurisation par la cassette suicide permet d'envisager l'utilisation des CART-cells en situation autologue ou allogénique (Donor Lymphocytes infusion, DU) / Chronic myeloid leukemia (CML) is a myeloproliferative disorder and is characterized by the presence of a Philadelphia chromosome (Phl) encoding the BCR-ABL fusion protein with constitutive tyrosine kinase activity. The treatment by Tyrosine Kinase lnhibitors (ITK) is not curative. The problem today is ta target leukemic stem cells (HSCs) to prevent relapse of patients after stopping treatment with TKI and permanently eradicate the disease. Studies have identified the interleukin-1 accessory protein receptor (IL-lRAP) as a potential target for killing CSL (BCR-ABL1 positive) in CML or in acute myeloid leukemia (AML). We therefore propose to develop a cell therapy approach targeting IL-lRAP, using T cells (LT) redirected by a CAR (Chimeric Antigen Receptor) in the treatment of CML and AML. We produced a specific anti-lL-1RAP murine monoclonal antibody (mAb) called # A3C3. We tested the specificity of the antibody # A3C3 in flow cytometry, in Western blot, by immunohistochemistry or confocal microcopy, on positive human cell lines IL-1RAP (KU812) or IL-1RAP negative (Raji). Moreover, by using this antibody, we have demonstrated by immunohistochemistry, on 20 different normal tissues that our antibody does not recognize or very few non-specific (off-target) targets. Finally, we demonstrated that this antibody is able to detect positive IL-1RAP CSLs in primary bone marrow or peripheral blood samples of LMC patients at diagnosis or after ITK treatment. By molecular biology, we have sequenced and identified rearrangements of the heavy (lgH) and light {lgL) chains coding region for hypervariable regions of# A3C3. The coding sequence for the "single chain variable fragment" (scFv), lin king the 2 lgH and lgl chains, was cloned into a 3rd generation lentiviral skeleton securised by a suicide gene, inducible caspase 9 (iCASP9). We produced CART-cells and LT-mock ex-vivo. The transduction efficiency is measured by CD3 + / CD19 + expression (82% on average, n = 5), in flow cytometry. The functionality of the suicide cassette iCaspase9/AP1903 on CART-cells after 48h treatment with AP1903 was tested. We have shown the death of more than 90% of CART-cells (7-AAD labeling in flow cytometry). We then performed in-vitro functional tests of CART-cells against LMC lines naturally expressing IL-1RAP or against transfected lines to express the membrane form of IL-1RAP. After co-culture of CART-cells in the presence of IL-1RAP + target cells, we have shown that they proliferate (CFSE test), that they secrete interferon y and inflammatory cytokines (intracellular labeling and Cytokines Bead Array assay). They are able to degranulate (CD107a & b labeling). Finally, by 7 AAD labeling, we demonstrated the cytotoxicity of CART-cells against IL1-RAP + cells. Finally, we showed the effectiveness of CART-cells in vivo, in a tumor xenograft model in NSG immunodeficiency mice engrafted by the K562-IL1RAP+/Luciferase+ line. There is a decrease in the tumor load 4 days after injection of CART-cells, until complete disappearance.This proof of concept suggests alternative therapeutic perspectives in the treatment of CML or AML, which should be optimized in murine models (sequence and injection numbers, cell numbers, associations with ITKS or other chemotherapies) in order to Phase I clinical trial, to demonstrate the feasibility and safety of the approach to consider a demonstration of efficacy in human. Securing by the suicide cassette makes it possible to consider the use of CART-cells in an autologous or allogeneic situation (Donor Lymphocytes infusion, DU)

L’infection par le virus de l’hépatite C (VHC) représente un problème majeur de santé publique du fait de sa prévalence élevée et de la sévérité de ses complications, cirrhose et carcinome hépatocellulaire (CHC). Les objectifs du projet de thèse sont (i) de mettre en place et caractériser des modèles orthotopiques de CHC chez le petit animal (xénogreffe orthotopique de la lignée de CHC humaine Huh-7 exprimant le gène rapporteur de la luciférase chez la souris immunodéficiente) et chez le gros animal (transplantation autologue d’hépatocytes de cochon préalablement transformés ex vivo par transfert par voie lentivirale d’une combinaison de six oncogènes) et (ii) d’apporter la preuve de concept d’une approche innovante d’immunothérapie adoptive allogénique du CHC et de l’infection chronique par le VHC, par administration de lymphocytes génétiquement modifiés (LGM) allogéniques exprimant un gène de toxicité conditionnelle, ou gène suicide. Un tel gène suicide permet le contrôle des LGM, conduisant à leur élimination conditionnelle en cas d’effets secondaires indésirables. Ainsi, nous avons montré que, à dose élevée, ces LGM exercent in vitro une activité cytotoxique vis-à-vis de lignées de CHC humaines et in vivo une activité anti-tumorale vis-à-vis de tumeurs orthotopiques Huh-7. A faible dose, les LGM présentent une activité anti-virale vis-à-vis du VHC sans induire de toxicité. Ces résultats ouvrent la perspective à une approche originale d’immunothérapie du CHC, associée aux traitements actuels et de prévention de la réinfection du greffon hépatique par le VHC lors de la transplantation. / The hepatitis C virus (HCV) infection is a major problem of public health, due to its high prevalence and to the severity of its complications, cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC). The aims of the thesis project are (i) to set up and characterize orthotopic HCC models in the small animal (orthotopic transplantation in immunodeficient mice of the human HCC cell line Huh-7, expressing the luciferase reporter gene) and in the large animal (autologous transplantation of porcine hepatocytes previously ex vivo-transformed by lentiviral-meidated transfer of a combination of six oncogenes) and (ii) to provide the proof-of-concept of an innovative adoptive allogeneic immunotherapy approach for the treatment of HCC and prevention of liver graft reinfection by HCV, through the administration of allogeneic suicide gene-modified lymphocytes (GML). Such a suicide gene allows for the control of GML, leading to their conditional elimination in case of undesirable side effects. Thus, we have demonstrated that, at high dose, these GML present an in vitro cytotoxic activity toward HCC cell lines and an in vivo antitumoral effect against orthotopic Huh-7 tumors. At low level, the GML have an antiviral activity against HCV, without toxicity against target cells. These results open the perspective for an original approach of immunotherapy for the treatment of HCC in association with current treatments and for the prevention of liver graft reinfection by HCV at time of liver transplantation.

Bakterielle Toxine stellen eine wirkungsvolle und effektive Alternative zur Therapie von Tumorerkrankungen dar. Das vom Clostridium perfringens Typ A produzierte Clostridium perfringens enterotoxin (CPE) gehört zu der Gruppe der porenbildenden Toxine und weist eine rezeptorspezifische zytotoxische Wirkung auf, welche über die Membranrezeptoren Cldn3 und Cldn4 entfaltet wird. Diese liegen vor allem in Epithelialkarzinomen wie dem Brust-, Prostata-, oder Kolon-, sowie dem Pankreaskarzinom (PK) stark hochreguliert vor. Ziel dieser Arbeit war die Anwendung des neuen selektiven und effizienten „Onkoleaking“ Suizid-Gentherapie Konzepts für die Behandlung von Cldn3 / 4 überexprimierender PK unter Verwendung eines nicht-viralen translations-optimierten CPE exprimierenden Vektors (optCPE). Weiterhin sollte in dieser Arbeit der genaue molekulare Mechanismus der CPE-vermittelten Zytotoxizität in vitro und auch in vivo analysiert werden. Für die in vitro Analysen wurden verschiedene humane PK Zelllinien, Patienten abgeleitete Xenotransplantate (PDX) und deren abgeleiteten Zellen bezüglich ihrer Cldn3 / 4 Expression und Sensitivität sowohl gegenüber rekombinantem CPE (rekCPE) als auch nach optCPE Gentransfer untersucht. Es konnte eine positive Korrelation zwischen der Effizienz CPE vermittelter Zytotoxizität und der Höhe der Cldn3 / 4 Überexpression gezeigt werden. Des Weiteren wurde die Verfügbarkeit und Zugänglichkeit der CPE Rezeptoren für die Toxinbindung als kritischer Faktor für die durch Porenbildung induzierte Zytotoxizität beschrieben. Auch eine detaillierte Analyse verschiedener apoptotischer und nekrotischer Signalwege und deren Schlüsselmoleküle waren vom besonderen Interesse. Von noch größerer Wichtigkeit war jedoch die Anwendbarkeit und der Nachweis der antitumoralen Wirksamkeit der optCPE-basierten Suizid-Gentherapie mit Hilfe des intratumoralen Jet-Injektion Gentransfers in verschiedenen Luziferase-exprimierenden CDX und PDX Modellen des PK. Alle in vivo Studien zeigten eine selektive optCPE vermittelte Verminderung der Tumorvitalität in Verbindung mit Nekrose, die in fast allen Fällen mit einer Reduktion des Tumorvolumens einher ging. Die tierexperimentellen Studien belegen damit die Effektivität der CPE-basierten Gentherapie im Pankreaskarzinom. Mit diesen neu gewonnenen Erkenntnissen zum „Onkoleaking“ Konzept der CPE Suizid-Gentherapie und deren Wirkungsmechanismen sind Kombinationen mit konventionellen Therapien möglich. / Bacterial toxins have evolved to an effective therapeutic option for cancer therapy and numerous studies demonstrated their antitumoral potential. The Clostridium perfringens enterotoxin (CPE), produced by the anaerobic Clostridium perfringes bacteria, is a pore-forming (oncoleaking) toxin, which binds to its receptors claudin-3 and -4 (Cldn3 / 4) and exerts a selective, receptor-dependent cytotoxicity. The transmembrane tight junction proteins Cldn3 and Cldn4 are known CPE receptors and are highly upregulated in several human epithelial cancers such as breast, colon, ovarian and pancreatic cancer. This study aimed at the evaluation of the potential of oncoleaking gene therapy using a non-viral translation optimized CPE vector (optCPE) as a new suicide approach for the treatment of Cldn3  /  4 overexpressing pancreatic cancer (PC) in vitro and in vivo. We demonstrated the successful in vitro use of optCPE gene transfer in a panel of human PC cells and more importantly patient derived PC xenograft (PDX) derived cells. We showed significant reduction of cell viability in all Cldn3 / 4 overexpressing PC cells after optCPE transfection. Furthermore a positive correlation between CPE cytotoxicity and level of claudin expression was shown. We revealed accessibility of CPE receptors for toxin binding as determining for optCPE mediated cytotoxicity. Since investigation of optCPE induced cell death mechanism was of particular interest, detailed analyses of apoptotic and necrotic key players were performed. By this, caspase dependent- and independent apoptosis and necrosis activation after gene transfer was demonstrated, which was dependent on amount of expressed optCPE and accessibility of Cldn. More importantly, this study demonstrated the applicability and antitumoral efficacy of optCPE gene therapy by the non-viral intratumoral jet-injection gene transfer in vivo in different luciferase-expressing CDX and PDX pancreatic cancer models. The animal experiments demonstrated the selective CPE mediated tumor growth inhibition, associated with reduced tumor viability and effective induction of tumor necrosis. This further corroborated the advantages of this novel oncoleaking strategy. With this gain of knowledge about our new oncoleaking concept of suicidal gene therapy and its mechanism of action, novel combinations with conventional therapies are possible to further improve therapeutic efficacy and to overcome resistance in pancreas carcinoma.