Les nanoparticules stimulent les cellules immunitaires

Anonim

La programmation du système immunitaire de l'organisme pour attaquer les cellules cancéreuses a donné des résultats prometteurs pour le traitement des cancers du sang tels que les lymphomes et les leucémies. Cette tactique s'est révélée 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» à nanoparticules qui contiennent des médicaments immuno-stimulants et les fixent 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 sans effets secondaires nocifs. Dans plus de la moitié des animaux traités, les tumeurs ont complètement disparu.

"Nous avons constaté que vous pouviez considérablement améliorer l'efficacité de la thérapie des lymphocytes T avec des médicaments en sac à dos qui aident les cellules T du donneur à survivre et à fonctionner plus efficacement. Plus important encore, nous avons atteint cette toxicité avec l'injection systémique des médicaments », déclare Darrell Irvine, professeur d'ingénierie biologique et de science et ingénierie des matériaux, membre de l'Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer du MIT et 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 auteurs principaux de cet article, paru dans le numéro de Juillet 9 de Nature Biotechnology, sont Li Tang, ancien post-doctorant du MIT, actuellement à l'Ecole Polytechnique Fédérale (EPFL), et Yiran Zheng, ancien étudiant du MIT.

Exploiter le système immunitaire

Les cellules T sont des cellules immunitaires spécialisées qui parcourent le corps, identifiant et tuant les cellules infectées. Les chercheurs sur le cancer ont longtemps été intrigués par la possibilité de mobiliser ces cellules immunitaires pour détruire les tumeurs, grâce à une approche appelée thérapie des cellules T adoptives. Pour ce faire, les chercheurs doivent pouvoir 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 une tumeur et de les infuser ensuite chez les patients", explique Irvine.

Les chercheurs ont mis au point deux méthodes principales pour créer des populations de cellules T capables d’attaquer les tumeurs. L'une consiste à retirer les cellules T spécifiques à une tumeur d'une biopsie tumorale, à les cultiver dans une boîte de laboratoire, puis à les retourner au patient. L'autre consiste à prélever les cellules T circulantes dans le sang du patient et à les modifier génétiquement de manière à cibler une protéine présente à la surface de la cellule tumorale ou à les exposer à des protéines tumorales dans l'espoir que les cellules T s'activent 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 de stimuler la réponse aux tumeurs solides en injectant des médicaments immunostimulants appelés cytokines en même temps que les cellules T. Cependant, ces médicaments ont des effets secondaires néfastes, notamment l'inflammation, car ils ont tendance à stimuler les lymphocytes T qu'ils rencontrent. Cela limite la quantité de médicament pouvant être administrée.

Pour surmonter cela, Irvine et ses collègues ont travaillé sur des techniques visant à stimuler uniquement les cellules T spécifiques à la tumeur. En 2010, ils ont signalé un moyen d'y parvenir en fixant de minuscules sphères appelées liposomes aux cellules T ciblant la tumeur. Ces liposomes portent une charge utile de cytokine qui peut être libérée pour ne stimuler que les cellules T proches. Cependant, les particules ne pouvaient transporter qu'une petite quantité du médicament et elles ont commencé à libérer le médicament dès que les cellules T étaient injectées dans le corps.

Pour l'étude Nature Biotechnology, les chercheurs ont créé un nouveau type de nanoparticule capable de transporter 100 fois plus de médicament et de ne pas le libérer avant que les cellules T ne rencontrent la tumeur. Ces particules sont constituées d'un gel fabriqué à partir 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 s'active. Cette activation est signalée par un changement chimique dans la surface des cellules T.

"Cela nous a permis de relier l'activation des lymphocytes T au taux de libération des médicaments", explique Irvine. "Les nanogels se dissolvent préférentiellement lorsque les lymphocytes T se trouvent dans des sites où ils voient un antigène tumoral: dans la tumeur et dans les ganglions lymphatiques drainant la tumeur. Le médicament est le plus efficacement libéré sur les sites tissu 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 présente dans les tumeurs du mélanome. Dans environ 60% des souris, le traitement 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 modifiées génétiquement pour cibler les cellules de glioblastome leur permettait de tuer les cellules du glioblastome de manière beaucoup plus efficace.

Les chercheurs ont également constaté qu'avec les nanoparticules, ils pourraient donner aux souris huit fois plus d'IL-15 sans effets secondaires, comparativement à l'injection du médicament dans tout le corps.

Torque Biotherapeutics, la société effectuant des essais cliniques pour ce traitement, prévoit de la tester sur différents types de tumeurs. Irvine dit que l’espoir est que cette approche pourrait fonctionner pour toute tumeur solide ou sanguine, pour autant qu’il existe une cible connue pouvant être programmée dans les cellules T. Il envisage maintenant d'explorer si d'autres médicaments que l'IL-15 pourraient être encore plus efficaces pour stimuler les cellules T.

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