Les nanofils créent des guerriers d'élite pour améliorer la thérapie par cellules T

La thérapie adoptive par cellules T a révolutionné la médecine. Les lymphocytes T d'un patient – un type de globule blanc qui fait partie du système immunitaire du corps – sont extraits et modifiés en laboratoire, puis réinjectés dans le corps pour rechercher et détruire les infections ou les cellules cancéreuses.

Le bio-ingénieur Ankur Singh de Georgia Tech et son équipe de recherche ont développé une méthode pour améliorer cette immunothérapie pionnière.

Leur solution consiste à utiliser des nanofils pour délivrer des miARN thérapeutiques aux lymphocytes T. Ce nouveau processus de modification conserve l’état naïf des cellules, ce qui signifie qu’elles seront encore plus efficaces dans la lutte contre la maladie lorsqu’elles seront réinfusées à un patient.

“En délivrant des miARN dans des cellules T naïves, nous avons essentiellement préparé une infanterie prête à se déployer”, a déclaré Singh. “Et lorsque ces cellules naïves sont stimulées et activées en présence d'une maladie, c'est comme si elles avaient été transformées en samouraïs.”

Maigre et méchant

Actuellement en thérapie adoptive par cellules T, les cellules sont stimulées et préactivées en laboratoire lorsqu’elles sont modifiées, perdant ainsi leur état naïf. La nouvelle technique de Singh surmonte cette limitation. L'approche est décrite dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Nanotechnologie.

“Les lymphocytes T naïfs sont plus utiles pour l'immunothérapie car ils n'ont pas encore été préactivés, ce qui signifie qu'ils peuvent être plus facilement manipulés pour adopter les fonctions thérapeutiques souhaitées”, a déclaré Singh, professeur de la famille Carl Ring à la Woodruff School of Mechanical Engineering et au Wallace H. Coulter Département de génie biomédical.

Recrues brutes du système immunitaire, les lymphocytes T naïfs sont des globules blancs qui n'ont pas encore été testés au combat. Mais ces recrues cellulaires sont robustes, impressionnables et adaptables, prêtes et avides de programmation.

“Ce processus crée un lymphocyte T naïf bien programmé, idéal pour renforcer les réponses immunitaires contre des cibles spécifiques, telles que des tumeurs ou des agents pathogènes”, a déclaré Singh.

La programmation précise que les lymphocytes T naïfs reçoivent constitue la base d’un avenir plus efficace dans la lutte contre la maladie, par rapport aux cellules préactivées.

Donner un coup de pouce aux cellules combattantes

Dans le corps, les lymphocytes T naïfs s’activent lorsqu’ils reçoivent un signal de danger provenant d’antigènes, qui font partie des agents pathogènes pathogènes, mais ils envoient un signal aux lymphocytes T qui activent le système immunitaire.

La thérapie adoptive par cellules T est utilisée contre les maladies agressives qui submergent le système de défense de l'organisme. Les scientifiques donnent aux lymphocytes T du patient un coup de pouce thérapeutique en laboratoire, en les chargeant de médicaments supplémentaires et en les préactivant chimiquement.

C'est alors que les cellules perdent leur état naïf. Lorsqu’elles sont réinfusées au patient, ces lymphocytes T modifiés constituent une infanterie efficace contre la maladie, mais ils ont tendance à s’épuiser. Ce ne sont pas des samouraïs. Cependant, les lymphocytes T naïfs, étant les jeunes recrues programmables qu’ils sont, pourraient l’être.

La question qui se posait à Singh et à son équipe était la suivante : comment pouvons-nous donner aux cellules ce coup de pouce thérapeutique sans les préactiver, perdant ainsi cet état naïf immaculé et hautement suggestible ? Leur réponse : les nanofils.

NanoPrecision : la solution pointue

Singh voulait améliorer les lymphocytes T naïfs avec une dose de miARN. Le miARN est une molécule qui, lorsqu'elle est utilisée à des fins thérapeutiques, fonctionne comme une sorte de bouton de volume pour les gènes, augmentant ou diminuant leur activité pour contrôler les infections et le cancer. Le miARN de cette étude a été développé en partie par le co-auteur de l'étude, Andrew Grimson de l'Université Cornell.

“Si nous pouvions trouver un moyen de pénétrer de force dans les cellules sans les endommager, nous pourrions atteindre notre objectif de délivrer le miARN dans des cellules T naïves sans les préactiver”, a expliqué Singh.

La modification traditionnelle en laboratoire implique la liaison des récepteurs immunitaires aux lymphocytes T, permettant l’absorption de miARN ou de tout matériel génétique (ce qui entraîne la perte de l’état naïf). “Mais les nanofils n'engagent pas les récepteurs et n'activent donc pas les cellules, ils conservent donc leur état naïf”, a déclaré Singh.

Les nanofils, des plaquettes de silicium fabriquées avec des outils spécialisés à l'Institut d'électronique et de nanotechnologie de Georgia Tech, forment un lit d'aiguilles fin. Les cellules sont placées sur les nanofils, qui pénètrent facilement dans les cellules et délivrent leur miARN sur plusieurs heures. Ensuite, les cellules contenant le miARN sont évacuées du haut des nanofils, activées et finalement réinjectées dans le patient. Ces cellules programmées peuvent tuer efficacement les ennemis sur une période prolongée.

“Nous pensons que cette approche va véritablement changer la donne pour les immunothérapies adoptives, car nous avons désormais la capacité de produire des lymphocytes T au destin prévisible”, déclare Brian Rudd, professeur d'immunologie à l'Université Cornell et co-auteur principal de l'étude. avec Singh.

Les chercheurs ont testé leurs travaux sur deux modèles animaux de maladies infectieuses distincts à Cornell pour cette étude, et Singh a décrit les résultats comme « une performance solide en matière de contrôle des infections ».

Dans la prochaine phase de l’étude, les chercheurs augmenteront la mise, passant des maladies infectieuses à tester leurs super soldats cellulaires contre le cancer et à passer à l’application en milieu clinique.