Des chercheurs du Centre de recherche sur le cancer Fred Hutchinson ont mis au point des nanoparticules biodégradables qui peuvent être utilisées pour programmer génétiquement des cellules immunitaires afin de reconnaître et de détruire les cellules cancéreuses, alors que les cellules immunitaires sont toujours à l'intérieur du corps.
Dans une étude de preuve de principe qui sera publiée le 17 avril dans Nature Nanotechnologie , l'équipe a montré que les cellules immunitaires programmées par nanoparticules, connu sous le nom de cellules T, peut rapidement éliminer ou ralentir la progression de la leucémie dans un modèle murin.
« Notre technologie est la première à notre connaissance à programmer rapidement des capacités de reconnaissance de tumeurs dans les cellules T sans les extraire pour une manipulation en laboratoire, " a déclaré le Dr Matthias Stephan de Fred Hutch, l'auteur principal de l'étude. « Les cellules reprogrammées commencent à fonctionner dans les 24 à 48 heures et continuent à produire ces récepteurs pendant des semaines. Cela suggère que notre technologie a le potentiel de permettre au système immunitaire de monter rapidement une réponse suffisamment forte pour détruire les cellules cancéreuses avant que la maladie ne devienne mortelle. ."
Les immunothérapies cellulaires se sont révélées prometteuses dans les essais cliniques, mais des défis restent à relever pour les rendre plus largement disponibles et pouvoir les déployer rapidement. Maintenant, il faut généralement quelques semaines pour préparer ces traitements :les cellules T doivent être retirées du patient et génétiquement modifiées et cultivées dans des installations spéciales de traitement cellulaire avant d'être réinjectées dans le patient. Ces nouvelles nanoparticules pourraient éliminer le besoin d'étapes aussi longues et coûteuses.
Bien que sa méthode de programmation des lymphocytes T soit encore à quelques pas de la clinique, Stephan imagine un avenir dans lequel les nanoparticules transforment les immunothérapies cellulaires, que ce soit pour le cancer ou les maladies infectieuses, en une solution facilement administrée, un traitement standard disponible n'importe où.
"Je n'ai jamais eu de cancer, mais si j'obtenais un diagnostic de cancer, je voudrais commencer un traitement tout de suite, ", a déclaré Stephan. "Je veux faire de l'immunothérapie cellulaire une option de traitement le jour du diagnostic et que cela puisse être fait dans un cadre ambulatoire près de l'endroit où vivent les gens."
Le corps comme laboratoire de génie génétique
Stephan a créé ses nanoparticules d'autoguidage de cellules T afin d'offrir la puissance de l'immunothérapie cellulaire du cancer à un plus grand nombre de personnes.
Dans sa méthode, le laborieux, les étapes fastidieuses de programmation des lymphocytes T ont toutes lieu dans le corps, créant une armée potentielle de « tueurs en série » en quelques jours.
Comme indiqué dans la nouvelle étude, Stephan et son équipe ont développé des nanoparticules biodégradables qui transforment les cellules T en cellules CAR T, un type particulier d'immunothérapie cellulaire qui a donné des résultats prometteurs contre la leucémie dans les essais cliniques.
Les chercheurs ont conçu les nanoparticules pour transporter des gènes qui codent pour des récepteurs d'antigènes chimériques, ou RAC, qui ciblent et éliminent le cancer. Ils ont également marqué les nanoparticules avec des molécules qui les font coller comme des bavures aux cellules T, qui engloutit les nanoparticules. Le système de circulation interne de la cellule dirige alors la nanoparticule vers le noyau, et ça se dissout.
L'étude fournit la preuve de principe que les nanoparticules peuvent éduquer le système immunitaire à cibler les cellules cancéreuses. Stephan et son équipe ont conçu les nouveaux gènes CAR à intégrer dans les chromosomes logés dans le noyau, permettant aux cellules T de commencer à décoder les nouveaux gènes et à produire des CAR en un ou deux jours seulement.
Une fois que l'équipe a déterminé que leurs nanoparticules porteuses de CAR reprogrammaient un pourcentage notable de cellules T, ils ont testé leur efficacité. En utilisant un modèle murin préclinique de leucémie, Stephan et ses collègues ont comparé leur stratégie de programmation de nanoparticules à une chimiothérapie suivie d'une perfusion de cellules T programmées en laboratoire pour exprimer les CAR, qui imite la thérapie cellulaire CAR-T actuelle.
Les cellules CAR-T programmées par nanoparticules ont tenu bon contre les cellules CAR-T infusées. Le traitement avec des nanoparticules ou des cellules CAR-T infusées a amélioré la survie de 58 jours en moyenne, contre une survie médiane d'environ deux semaines.
L'étude a été financée par l'Initiative d'immunothérapie de Fred Hutch, la Société de leucémie et lymphome, la sororité Phi Beta Psi, la National Science Foundation et le National Cancer Institute.
Prochaines étapes et autres applications
Les nanoparticules de Stephan doivent encore franchir plusieurs obstacles avant de se rapprocher des essais humains. Il poursuit de nouvelles stratégies pour rendre le système de délivrance et d'expression des gènes sûr chez les humains et travaille avec des entreprises qui ont la capacité de produire des nanoparticules de qualité clinique. En outre, Stephan s'est tourné vers le traitement des tumeurs solides et collabore à cette fin avec plusieurs groupes de recherche de Fred Hutch.
Et, il a dit, l'immunothérapie n'est peut-être qu'un début. En théorie, les nanoparticules pourraient être modifiées pour répondre aux besoins des patients dont le système immunitaire a besoin d'un coup de pouce, mais qui ne peut pas attendre plusieurs mois qu'un vaccin conventionnel fasse son effet.
"Nous espérons que cela pourra être utilisé pour des maladies infectieuses comme l'hépatite ou le VIH, ", a déclaré Stephan. Cette méthode peut être un moyen de "fournir aux patients des récepteurs qu'ils n'ont pas dans leur propre corps, " a-t-il expliqué. " Vous avez juste besoin d'un petit nombre de cellules T programmées pour vous protéger contre un virus. "
