Les chercheurs développent des bactéries synthétiques programmables pour aider à tuer les tissus cancéreux. Crédit : Texas A&M Engineering
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Des chercheurs de la Texas A&M University codirigent un projet de 20 millions de dollars visant à développer un traitement contre le cancer à 1 dollar.
Et si une seule dose d’un dollar pouvait guérir le cancer ?
Une équipe multi-universitaire de chercheurs, soutenue par un financement fédéral, développe une thérapie bactérienne très efficace pour cibler le cancer plus précisément afin de rendre le traitement plus sûr grâce à une dose unique de 1 $.
Traditionnellement, les thérapies contre le cancer ont une efficacité limitée dans le traitement des patients. Certaines, comme la radiothérapie et la chimiothérapie, provoquent des effets secondaires nocifs, tandis que d’autres ont tendance à entraîner une faible réactivité du patient, sans parler du coût nécessaire au traitement. Les résultats du Cancer Action Network de l’American Cancer Society ont révélé que 73 % des survivants et des patients atteints du cancer s’inquiétaient de la façon dont ils allaient payer le coût de leurs soins contre le cancer, et 51 % ont déclaré avoir une dette médicale due au traitement. Par exemple, un traitement anticancéreux de pointe peut coûter jusqu’à 1 000 000 $.
L’Université A&M du Texas et l’Université du Missouri dirigent les efforts visant à développer un traitement contre le cancer à faible coût, sûr et contrôlé. Les chercheurs ont reçu une subvention de 20 millions de dollars de l’Agence des projets de recherche avancée pour la santé (ARPA-H) pour lutter contre le cancer. Le projet de quatre ans fait partie de l’initiative Cancer Moonshot de l’administration actuelle, un effort visant à faire progresser et à augmenter le financement de la recherche sur le cancer. Il s’agit de l’un des premiers projets financés par l’agence nouvellement créée qui vise à accélérer l’obtention de meilleurs résultats en matière de santé pour tous en soutenant le développement de solutions à fort impact aux problèmes de santé les plus difficiles de la société.
Analyser rapidement les cellules
12 millions de dollars de la subvention seront versés à la Texas A&M Engineering Experiment Station/Texas A&M, où les co-chercheurs principaux, les Drs. Arum Han, Jim Song et Chelsea Hu développent des bactéries synthétiques programmables pour la destruction immunitaire dans les environnements tumoraux (SPIKE). L’idée est de concevoir des bactéries pour aider les cellules T à tuer les tissus cancéreux, à se détruire une fois le cancer disparu et à quitter le corps en toute sécurité sous forme de déchet humain.
« Les SPIKEs peuvent cibler spécifiquement les cellules tumorales », a déclaré Han, professeur au Texas Instruments au département de génie électrique et informatique. « Et comme il cible uniquement les tissus cancéreux et non les cellules saines environnantes, la sécurité du patient est augmentée de manière exponentielle. C’est un grand honneur de faire partie de cette équipe qui s’attaque à un problème de santé majeur qui touche de nombreuses personnes.
Le laboratoire de Han développe des systèmes microfluidiques à haut débit capables de traiter et de cribler rapidement des bibliothèques thérapeutiques bactériennes massives, une cellule à la fois, afin d’identifier rapidement les traitements les plus prometteurs. Ces systèmes sont rendus possibles par l’intégration de méthodes de microfabrication et de biotechnologie pour obtenir un système de manipulation de liquide d’un volume de pico-litre capable d’analyser avec précision des cellules individuelles avec une haute précision et des vitesses élevées, créant ainsi des dispositifs permettant d’analyser rapidement des cellules individuelles.
« Le défi majeur consiste à trouver comment développer réellement ces microdispositifs sophistiqués qui nous permettent d’effectuer des millions et des millions de tests entièrement automatisés sans pratiquement aucune intervention manuelle ou humaine », a déclaré Han. « C’est le défi de l’ingénierie. »
Sauver les cellules immunitaires antitumorales
Tandis que Han innove et conçoit des microdispositifs, Song – un immunologiste spécialisé en pathogenèse microbienne, en biologie des cellules T et en immunothérapie à base de cellules T – travaille sur l’immunothérapie bactérienne depuis cinq ans. Une certaine bactérie connue sous le nom Brucella melitensis peut manipuler le microenvironnement du corps humain et promouvoir l’immunité antitumorale médiée par les lymphocytes T pour traiter au moins quatre types de cancers.
« Nous travaillons à améliorer Brucella melitensis pour prévenir ou supprimer plus efficacement la croissance tumorale », a déclaré Song, professeur à la Texas A&M School of Medicine. « Notre approche actuelle consiste à découvrir comment concevoir des bactéries pour sauver les cellules immunitaires antitumorales, améliorant ainsi leur efficacité dans la destruction des cellules tumorales.
« Les données jusqu’à présent montrent que BrucelleL’efficacité de est considérablement plus élevée que celle d’autres traitements contre le cancer, tels que la thérapie par cellules T avec récepteurs d’antigènes chimériques et les thérapies par récepteurs de cellules T, avec un taux de réactivité de plus de 70 % », a déclaré Song.
Thérapeutique sûre et contrôlable
Tandis que Song continue de tester l’efficacité de la bactérie à l’aide de modèles de cancer, Hu, professeur adjoint au département de génie chimique Artie McFerrin et biologiste synthétique, s’efforce de garantir que la thérapie bactérienne vivante est sûre et contrôlable.
« Le Brucelle La souche que nous utilisons s’est révélée sans danger pour les hôtes car il s’agit d’une version atténuée, ce qui signifie qu’un gène clé nécessaire à la virulence des bactéries a été supprimé », a déclaré Hu. « En fin de compte, nous voulons contrôler le taux de croissance de la bactérie, l’endroit où elle se développe dans l’environnement tumoral, et sa capacité à s’autodétruire une fois sa mission terminée. »
Pour contrôler le taux de croissance, les gènes de la bactérie seront modifiés pour réguler sa population et osciller autour d’un point de consigne spécifique. Hu prévoit également d’intégrer des biocapteurs dans les bactéries, leur permettant de différencier les tissus sains des tissus tumoraux afin de garantir qu’ils se développent uniquement dans le microenvironnement tumoral.
La bactérie sera conçue pour avoir un récepteur garantissant qu’une fois le cancer disparu, le patient pourra prendre des antibiotiques qui signaleront à la bactérie de se couper en morceaux et d’être retirée en toute sécurité du corps du patient.
« En tant qu’êtres humains, nous sommes en réalité couverts de bactéries, et de nombreuses maladies sont causées par un déséquilibre dans ces communautés bactériennes », a déclaré Hu. « Par exemple, si certaines personnes ont un estomac incroyablement fragile, d’autres en ont un robuste. La science derrière cela est que les personnes dotées d’un système immunitaire et digestif fort ont une communauté saine de cellules bactériennes dans leur intestin. Il y a beaucoup de potentiel dans les thérapies vivantes.
« C’est une très belle opportunité d’avoir une équipe incroyable qui possède une expertise et peut pousser cette technologie en première ligne », a déclaré Hu. « Ce genre d’objectif est donc d’atteindre la clinique et de fournir aux patients un traitement efficace contre le cancer à moins de 1 $ par dose. »
Aborder les problèmes difficiles en utilisant des approches non conventionnelles
Parmi les autres collaborateurs figurent le Dr Zhilei Chen du Texas A&M Health Science Center et le Dr Xiaoning Qian du Département de génie électrique et informatique, ainsi que le chercheur principal, le Dr Paul de Figueiredo, de l’Université du Missouri.
« Les trois principaux avantages de ce travail sont une sécurité élevée, un faible coût et un ciblage spécifique des tumeurs cancéreuses », a déclaré Han. « Nous sommes très heureux d’être l’une des premières équipes à bénéficier du soutien de l’ARPA-H, une toute nouvelle agence créée et soutenue par le Congrès pour réellement s’attaquer à des problèmes difficiles dans de vastes domaines de la santé. Nous abordons des problèmes difficiles en utilisant des approches non conventionnelles. Un risque élevé et un impact élevé sont la marque de notre approche.
Et les applications futures de l’ingénierie bactérienne que cette recherche ouvre la voie sont illimitées.
« Pour notre prochain grand projet, nous travaillerons ensemble pour créer des bactéries contre les maladies auto-immunes telles que le diabète de type 1 et la polyarthrite rhumatoïde », a déclaré Song. L’immunothérapie à base de bactéries représente une frontière révolutionnaire en médecine, offrant le potentiel de révolutionner le traitement des maladies auto-immunes. Grâce au pouvoir des microbes bénéfiques exploités pour moduler le système immunitaire, nous sommes sur le point de changer l’avenir de la médecine. Nos recherches et notre expertise promettent de transformer la vie de millions de personnes, en leur offrant un nouvel espoir et des lendemains plus sains.
