Une étude révolutionnaire menée par des chercheurs en ingénierie et en médecine de l’Université du Minnesota Twin Cities montre comment les cellules immunitaires modifiées utilisées dans les nouvelles thérapies anticancéreuses peuvent surmonter les barrières physiques pour permettre au système immunitaire d’un patient de lutter contre les tumeurs. La recherche pourrait améliorer les thérapies anticancéreuses à l’avenir pour des millions de personnes dans le monde.
La recherche est publiée dans Communications de la nature, une revue scientifique à accès libre et révisée par des pairs publiée par Nature Research.
Au lieu d’utiliser des produits chimiques ou des radiations, l’immunothérapie est un type de traitement du cancer qui aide le système immunitaire du patient à lutter contre le cancer. Les cellules T sont un type de globules blancs qui sont d’une importance capitale pour le système immunitaire. Les cellules T cytotoxiques sont comme des soldats qui recherchent et détruisent les cellules envahissantes ciblées.
Bien que l’utilisation de l’immunothérapie pour certains types de cancer du sang ou des organes producteurs de sang ait réussi, le travail des lymphocytes T est beaucoup plus difficile dans les tumeurs solides.
“La tumeur est un peu comme un parcours du combattant, et la cellule T doit courir le gant pour atteindre les cellules cancéreuses”, a déclaré Paolo Provenzano, auteur principal de l’étude et professeur agrégé en génie biomédical à l’Université du Minnesota College of Science et ingénierie. “Ces cellules T pénètrent dans les tumeurs, mais elles ne peuvent tout simplement pas bien se déplacer, et elles ne peuvent pas aller là où elles doivent aller avant de manquer de gaz et d’être épuisées.”
Dans cette étude unique en son genre, les chercheurs travaillent à l’ingénierie des cellules T et à l’élaboration de critères de conception technique pour optimiser mécaniquement les cellules ou les rendre plus «en forme» pour surmonter les barrières. Si ces cellules immunitaires peuvent reconnaître et atteindre les cellules cancéreuses, elles peuvent alors détruire la tumeur.
Dans une masse fibreuse d’une tumeur, la raideur de la tumeur fait ralentir les cellules immunitaires environ deux fois – presque comme si elles couraient dans des sables mouvants.
“Cette étude est notre première publication dans laquelle nous avons identifié certains éléments structurels et de signalisation sur lesquels nous pouvons régler ces cellules T pour en faire des combattants plus efficaces contre le cancer”, a déclaré Provenzano, chercheur à l’Université du Minnesota Masonic Cancer Center. «Chaque« parcours du combattant »dans une tumeur est légèrement différent, mais il y a quelques similitudes. Après avoir modifié ces cellules immunitaires, nous avons constaté qu’elles se déplaçaient dans la tumeur presque deux fois plus vite, quels que soient les obstacles sur leur chemin.
Pour concevoir des cellules T cytotoxiques, les auteurs ont utilisé des technologies avancées d’édition de gènes (également appelées édition du génome) pour modifier l’ADN des cellules T afin qu’elles soient mieux à même de surmonter les barrières de la tumeur. Le but ultime est de ralentir les cellules cancéreuses et d’accélérer les cellules immunitaires modifiées. Les chercheurs s’efforcent de créer des cellules capables de surmonter différents types d’obstacles. Lorsque ces cellules sont mélangées, l’objectif est que des groupes de cellules immunitaires surmontent tous les différents types de barrières pour atteindre les cellules cancéreuses.
Provenzano a déclaré que les prochaines étapes consistent à continuer d’étudier les propriétés mécaniques des cellules pour mieux comprendre comment les cellules immunitaires et les cellules cancéreuses interagissent. Les chercheurs étudient actuellement des cellules immunitaires modifiées chez les rongeurs et prévoient à l’avenir des essais cliniques chez l’homme.
Alors que la recherche initiale s’est concentrée sur le cancer du pancréas, Provenzano a déclaré que les techniques qu’ils développent pourraient être utilisées sur de nombreux types de cancers.
“L’utilisation d’une approche d’ingénierie cellulaire pour lutter contre le cancer est un domaine relativement nouveau”, a déclaré Provenzano. “Cela permet une approche très personnalisée avec des applications pour un large éventail de cancers. Nous pensons que nous élargissons une nouvelle ligne de recherche pour examiner comment notre propre corps peut lutter contre le cancer. Cela pourrait avoir un impact important à l’avenir.”
Outre Provenzano, les auteurs de l’étude comprenaient des chercheurs actuels et anciens du département de génie biomédical de l’Université du Minnesota, Erdem D.Tabdanov (co-auteur), Nelson J.Rodríguez-Merced (co-auteur), Vikram V.Puram, Mackenzie K. Callaway et Ethan A. Ensminger; Centre maçonnique du cancer de l’Université du Minnesota et faculté de médecine du Département de pédiatrie Chercheurs Emily J. Pomeroy, Kenta Yamamoto, Walker S. Lahr, Beau R. Webber, Branden S. Moriarity; Alexander X. Cartagena-Rivera, chercheur à l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bio-ingénierie; et Alexander S. Zhovmer, chercheur à l’Institut national du cœur, des poumons et du sang, actuellement au Centre d’évaluation et de recherche biologiques.
La recherche a été financée principalement par les National Institutes of Health (NIH) et l’Université du Minnesota Physical Sciences in Oncology Center, qui reçoit un financement du National Cancer Institute du NIH. Un financement supplémentaire a été fourni par l’American Cancer Society et le Randy Shaver Research and Community Fund. Le centre d’imagerie de l’Université du Minnesota a fourni une expertise supplémentaire au personnel. Certains des chercheurs font également partie du Centre d’ingénierie du génome de l’Université du Minnesota et de l’Institut universitaire d’ingénierie en médecine.
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