(PhysOrg.com) -- Il y a environ cinq ans, Le professeur Janet Sawicki du Lankenau Institute en Pennsylvanie a lu un article sur les nanoparticules développées par Robert Langer du MIT pour la thérapie génique, l'insertion de gènes dans des cellules vivantes pour le traitement de maladies. Sawicki travaillait sur le traitement du cancer de l'ovaire en délivrant - par le biais de virus - le gène de la toxine diphtérique, qui tue les cellules tumorales.

« J'avais travaillé avec des adénovirus pour fournir de l'ADN, et je rencontrais des problèmes avec leur utilisation, " dit Sawicki. "Le problème avec les virus est qu'ils peuvent produire une réponse immunitaire sérieuse chez l'hôte, ce qui peut être mortel.

Après avoir lu sur les nanoparticules, Sawicki a envoyé un e-mail à Langer, professeur au MIT Institute et ingénieur chimiste, pour se renseigner sur le lancement d'un projet de thérapie génique avec les nanoparticules. "Je pensais qu'ils seraient parfaits pour ce que j'essayais de faire, », se souvient-elle. La collaboration qui en a résulté a conduit à un traitement potentiel prometteur pour le cancer de l'ovaire, l'une des formes de cancer les plus mortelles. Cet été, les deux laboratoires ont rapporté que la thérapie génique délivrée par des nanoparticules a supprimé avec succès la croissance des tumeurs ovariennes chez la souris.

Les nanoparticules, en polymères biodégradables, offrent une chance de surmonter l'un des plus grands obstacles à la réalisation de la promesse de la thérapie génique :les virus souvent utilisés pour transporter des gènes dans le corps peuvent mettre les patients en danger. Par ailleurs, les particules créées dans le laboratoire de Langer rivalisent désormais avec l'efficacité des virus pour délivrer leur charge utile d'ADN.

D'autres tests sont nécessaires pour confirmer la sécurité des particules chez l'homme, mais parce qu'ils sont synthétiques, il y a moins de chance qu'ils provoquent une réponse immunitaire néfaste, dit Daniel Anderson, un chercheur dans le laboratoire de Langer.

Un virus artificiel

Il y a près de 1, 000 essais cliniques en cours aux États-Unis portant sur la thérapie génique, pour des maladies dont le cancer, maladies cardiovasculaires et troubles neurologiques. Cependant, aucun traitement de thérapie génique n'a été approuvé aux États-Unis.

virus, le véhicule d'administration de gènes le plus couramment utilisé, sont un choix logique, puisque les virus sont construits pour injecter leur propre ADN dans les cellules hôtes. Mais après la mort en 1999 d'un lycéen inscrit à un essai de thérapie génique à l'Université de Pennsylvanie, certains chercheurs se sont concentrés sur les porteurs non viraux.

Anderson a lancé le projet de nanoparticules dans le laboratoire de Langer il y a environ 10 ans, peu de temps après avoir terminé son doctorat en réparation de l'ADN bactérien. Bien qu'Anderson ait trouvé son sujet de thèse « scientifiquement intéressant, cela n'a pas eu d'impact immédiat pour moi. Je voulais voir si je pouvais me rapprocher de la médecine. Il a demandé l'aide du chimiste David Lynn, un stagiaire postdoctoral au laboratoire de Langer, maintenant professeur à l'Université du Wisconsin, pour construire de longues chaînes de polymères biodégradables (grandes molécules composées de sous-unités répétitives) connues sous le nom de poly(bêta-amino esters).

Lorsque ces polymères synthétiques sont mélangés à de l'ADN, ils s'assemblent spontanément pour former des nanoparticules. Le complexe polymère-ADN peut agir comme un virus artificiel, délivrant de l'ADN fonctionnel lorsqu'il est injecté dans ou à proximité du tissu ciblé.

Il existe une infinité de séquences possibles pour de tels polymères, et de petites variations peuvent rendre un polymère plus ou moins efficace pour délivrer l'ADN. Anderson et d'autres dans le laboratoire de Langer ont développé un moyen d'automatiser à la fois la production d'un grand nombre de particules avec de légères variations et les techniques de criblage utilisées pour déterminer l'efficacité des particules.

« Au lieu d'essayer de fabriquer le polymère parfait, nous faisons des milliers, " dit Anderson. Cela augmente les chances que les chercheurs tombent sur une nanoparticule qui fait ce qu'ils veulent.

« Si vous pouvez essayer une ou deux choses tous les six mois, cela peut prendre un certain temps pour trouver quelque chose qui fonctionne. Mais si vous pouvez essayer des dizaines de milliers de choses, vos chances de réussite sont bien plus grandes, et c'est vrai pour n'importe quel lieu, " dit Langer.

Améliorer l'efficacité

One drawback to non-viral vectors is that they are not as efficient as viruses at integrating their DNA payload into the target cell’s genome, says Leaf Huang, professor in the School of Pharmacy at the University of North Carolina. Cependant, in the past several years, advances by Langer and others have improved that efficiency by several orders of magnitude.

“Non-viral vectors are now comparable to viral vectors, in some cases, ” says Huang, whose research focuses on delivering genes surrounded by a fatty membrane. “They have come a long way compared to 10 years ago.”

Both viral and non-viral methods could eventually prove useful and safe, says gene therapy researcher Katherine High, who is part of a team that recently used viral gene therapy to restore some sight to children suffering from a congenital retinal disease.

“It’s been a slow road, ” says High, a professor at the University of Pennsylvania Medical School, but over the past 20 years scientists have made much progress in managing the safety issues posed by viral vectors.

The ovarian cancer treatment developed at MIT and the Lankenau Institute has been successful in animal studies but is not yet ready for clinical trials. Such trials could get under way in a year or two, says Anderson. Pendant ce temps, he and others in Langer’s lab are exploring other uses for their nanoparticles. Last month, the researchers reported using the particles to boost stem cells’ ability to regenerate vascular tissue (such as blood vessels) by equipping them with genes that produce extra growth factors.

“We’ve had success with gene delivery using these nanoparticles, so we thought they might be a safer, temporary way to modify stem cells, ” says Anderson.

Provided by Massachusetts Institute of Technology (news :web)