La programmation du système immunitaire du corps pour attaquer les cellules cancéreuses a donné des résultats prometteurs pour le traitement des cancers du sang tels que le lymphome et la leucémie. Cette tactique s'est avérée plus difficile pour les tumeurs solides telles que les cancers du sein ou du poumon, mais les chercheurs du MIT ont maintenant mis au point un nouveau moyen de stimuler la réponse immunitaire contre les tumeurs solides.

En développant des « sacs à dos » de nanoparticules contenant des médicaments immunostimulants, et en les attachant directement aux cellules T, les ingénieurs du MIT ont montré dans une étude sur des souris qu'ils pouvaient améliorer l'activité de ces cellules T sans effets secondaires nocifs. Chez plus de la moitié des animaux traités, les tumeurs ont complètement disparu.

« Nous avons découvert que vous pouviez grandement améliorer l'efficacité de la thérapie par cellules T avec des médicaments à dos qui aident les cellules T du donneur à survivre et à fonctionner plus efficacement. Plus important encore, nous y sommes parvenus sans aucune de la toxicité que vous voyez avec l'injection systémique des médicaments, " dit Darrell Irvine, professeur de génie biologique et de science et génie des matériaux, membre du Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT, et l'auteur principal de l'étude.

Irvine est l'un des co-fondateurs d'une société appelée Torque Biotherapeutics qui prévoit de commencer les essais cliniques de cette approche cet été. Les principaux auteurs de l'article, qui paraît dans le numéro du 9 juillet de Biotechnologie naturelle , sont l'ancien postdoctorant du MIT Li Tang, qui est maintenant à l'Ecole polytechnique fédérale de Suisse (EPFL), et l'ancien étudiant diplômé du MIT Yiran Zheng.

Exploiter le système immunitaire

Les cellules T sont des cellules immunitaires spécialisées qui parcourent le corps, identifier et tuer les cellules infectées. Les chercheurs sur le cancer ont longtemps été intrigués par la possibilité d'exploiter ces cellules immunitaires pour détruire les tumeurs, grâce à une approche appelée thérapie adoptive par cellules T. Pour y parvenir, les chercheurs doivent être capables de créer de grandes populations de cellules T capables de reconnaître et d'attaquer une tumeur.

"L'idée générale est de faire croître un grand nombre de cellules T spécifiques à la tumeur, puis de les infuser chez les patients, " dit Irvine.

Les chercheurs ont développé deux méthodes principales pour créer des populations de cellules T capables d'attaquer les tumeurs. L'une consiste à retirer les cellules T spécifiques d'une tumeur d'une biopsie tumorale, les cultiver dans un plat de laboratoire, puis les remettre au patient. L'autre consiste à prélever des cellules T circulantes dans le sang du patient et à les modifier génétiquement afin qu'elles ciblent une protéine présente à la surface de la cellule tumorale, ou les exposer à des protéines tumorales dans l'espoir que les cellules T seront activées contre ces protéines.

Ces méthodes ont montré un certain succès contre les lymphomes et les leucémies, mais il s'est avéré difficile de générer une forte réponse immunitaire contre les tumeurs solides. Les chercheurs ont tenté d'augmenter la réponse aux tumeurs solides en injectant des médicaments stimulant le système immunitaire appelés cytokines avec les cellules T. Cependant, ces médicaments ont des effets secondaires nocifs, y compris l'inflammation, car ils ont tendance à stimuler toute cellule T qu'ils rencontrent. Cela limite la quantité de médicament qui peut être administrée.

Pour surmonter cela, Irvine et ses collègues ont travaillé sur des techniques pour stimuler uniquement les cellules T spécifiques de la tumeur. En 2010, ils ont signalé un moyen de le faire en attachant de minuscules sphères appelées liposomes aux cellules T ciblant la tumeur. Ces liposomes portent une charge utile de cytokines qui peuvent être libérées pour stimuler uniquement les cellules T voisines. Cependant, les particules ne pouvaient transporter qu'une petite quantité de drogue, et ils ont commencé à libérer le médicament dès que les cellules T ont été injectées dans le corps.

Pour l'étude Nature Biotechnology, les chercheurs ont créé un nouveau type de nanoparticule qui peut transporter 100 fois plus de médicament et ne le libère qu'une fois que les cellules T ont rencontré la tumeur. Ces particules sont constituées d'un gel composé de molécules de la cytokine IL-15 maintenues ensemble par un agent de réticulation conçu pour se dégrader uniquement lorsque la cellule T portant les particules atteint la tumeur et devient activée. Cette activation est signalée par un changement chimique à la surface des cellules T.

"Cela nous a permis de lier l'activation des lymphocytes T au taux de libération du médicament, " dit Irvine. " Les nanogels se dissolvent préférentiellement lorsque les cellules T se trouvent dans des sites où elles voient l'antigène tumoral :dans la tumeur et dans les ganglions lymphatiques drainant la tumeur. Le médicament est libéré le plus efficacement sur les sites où vous le souhaitez et non dans certains tissus sains où il pourrait causer des problèmes. »

Réponse améliorée

Les chercheurs ont testé cette approche chez des souris dont les cellules T ont été génétiquement modifiées pour exprimer un récepteur de cellules T qui cible une protéine trouvée dans les tumeurs mélanomes. Chez environ 60 % des souris, la thérapie était si efficace que les tumeurs ont complètement disparu après plusieurs traitements. Les chercheurs ont également montré que la fixation des nanoparticules aux cellules T humaines qui ont été génétiquement modifiées pour cibler les cellules de glioblastome leur permettait de tuer les cellules de glioblastome beaucoup plus efficacement.

Les chercheurs ont également découvert qu'avec les nanoparticules, ils pourraient donner aux souris huit fois plus d'IL-15 sans effets secondaires, par rapport à l'injection de la drogue dans tout le corps.

Biothérapeutique du couple, la société réalisant des essais cliniques pour ce traitement, prévoit de le tester dans de nombreux types de tumeurs. Irvine dit que l'espoir est que cette approche puisse fonctionner pour n'importe quelle tumeur solide ou sanguine, tant qu'il existe une cible connue qui peut être programmée dans les cellules T. Il envisage maintenant d'explorer si des médicaments autres que l'IL-15 pourraient être encore plus efficaces pour stimuler les cellules T.