Programmer des bactéries pour lutter contre le cancer
La capacité de programmer les cellules vivantes pour qu'elles se comportent de manière spécifique dans certaines conditions crée de nouvelles opportunités en médecine. Une étude récente sur la souris dans laquelle les chercheurs ont programmé des bactéries pour aider à combattre le cancer en est un exemple.
Certaines tumeurs se développent et se propagent parce que leurs cellules envoient un signal «ne me mangez pas» qui oblige le système immunitaire à les laisser tranquilles. Les cellules tumorales qui n’envoient pas le signal sont vulnérables aux macrophages et autres cellules immunitaires qui peuvent les engloutir et les digérer.
À présent, des scientifiques de l’université de Columbia, dans la ville de New York, ont montré qu’il était possible de programmer des bactéries pour désactiver le signal de ne pas me manger et induire une réponse immunitaire anti-tumorale.
L'approche est un exemple de biologie synthétique, un domaine émergent dans lequel les traitements médicaux promettent d'être plus efficaces et spécifiques que de nombreuses méthodes moléculaires.
Dans un récent Médecine de la nature papier, les chercheurs décrivent comment ils ont programmé les bactéries et les ont utilisées pour réduire les tumeurs et augmenter la survie dans un modèle murin de lymphome.
Ils ont vu que le traitement a non seulement réduit les tumeurs injectées, mais que les tumeurs secondaires distantes, ou métastases, ont également répondu.
«Voir des tumeurs non traitées répondre parallèlement au traitement des lésions primaires était une découverte inattendue», déclare le co-auteur principal Tal Danino, professeur adjoint de génie biomédical à l'Université de Columbia.
Exemple d'effet abscopal
Danino déclare que ce dont ils ont été témoins était la première démonstration d'un «effet abscopal» dans le traitement du cancer utilisant des bactéries.
«Cela signifie», ajoute-t-il, «que nous serons en mesure de concevoir des bactéries pour amorcer les tumeurs localement, puis de stimuler le système immunitaire à rechercher les tumeurs et les métastases qui sont trop petites pour être détectées par imagerie ou d'autres approches.»
Dans le traitement du cancer, l'effet abscopal est la capacité de provoquer une réponse antitumorale qui détruit les cellules cancéreuses loin de la cible principale.
Les cellules qui envoient des signaux ne me mangent pas sont courantes non seulement dans les tumeurs mais aussi dans les tissus sains. Cela présente un défi pour les développeurs d'immunothérapies qui ciblent le signal.
Danino et ses collègues ont relevé ce défi en programmant les bactéries de sorte qu'elles ne libèrent leur charge utile de désactivation du signal que lorsqu'elles sentent qu'elles se trouvent dans le «microenvironnement tumoral».
E. coli avec des nanocorps codés
La charge utile elle-même était sous la forme d'un «nanocorps encodé» et la bactérie qu'ils utilisaient était un «non-pathogène Escherichia coli souche."
Dans les tumeurs, E. coli les bactéries prolifèrent dans les noyaux nécrotiques ou les poches de cellules mourantes.
L'équipe a programmé les bactéries pour qu'elles détectent le quorum, ce qui signifie que lorsqu'elles ont atteint une certaine taille de population, elles sont mortes et ont libéré leur charge utile de nanocorps codés.
Cette stratégie a empêché les bactéries de pénétrer dans d’autres tissus et de faire taire les signaux de ne pas me manger dans leurs cellules. Cependant, il a également laissé suffisamment de cellules bactériennes pour démarrer une nouvelle population, mettant en place des cycles répétés d'administration de médicaments dans la tumeur.
L'équipe avait déjà démontré une telle stratégie d'administration de médicaments dans des travaux antérieurs.
Dans la nouvelle étude, ils ont montré qu'il peut également désactiver sélectivement les signaux de ne pas me manger dans les cellules cancéreuses en ciblant CD47, la protéine qui envoie le signal.
Amorçage des cellules T infiltrant les tumeurs
L'équipe suggère que le traitement fonctionne parce qu'il fait deux choses. Premièrement, la présence de bactéries vivantes induit une inflammation locale de la tumeur. Cela appelle le système immunitaire.
La deuxième chose que fait le traitement est d'inciter les cellules immunitaires, telles que les macrophages, à ingérer les cellules tumorales, car il éteint leur signal CD47 ne me mange pas. À son tour, cette réponse immunitaire amorce des «cellules T infiltrant les tumeurs» qui migrent ensuite vers des métastases distantes.
Les chercheurs suggèrent que les résultats sont «une preuve de concept pour un effet abscopal induit par une immunothérapie bactérienne artificielle», et concluent:
«Ainsi, des bactéries modifiées peuvent être utilisées pour une administration sûre et locale de charges utiles immunothérapeutiques conduisant à une immunité anti-tumorale systémique.»
Ils testent déjà l'innocuité et l'efficacité de la méthode avec d'autres types de cancer chez la souris. Après cela, ils espèrent procéder à des essais cliniques chez l'homme.
