Des bactéries pour introduire des virus dans les tumeurs
La plateforme de bioingénierie permet à un virus cancérigène d'échapper au système immunitaire du patient et l'empêche de se propager dans l'organisme.
Des chercheurs de Columbia Engineering ont mis au point une thérapie anticancéreuse qui permet aux bactéries et aux virus de travailler en équipe. Dans une étude publiée dans Nature Biomedical Engineering, le Synthetic Biological Systems Lab montre comment son système cache un virus à l'intérieur d'une bactérie à la recherche de tumeurs, le fait passer clandestinement à travers le système immunitaire et le libère à l'intérieur des tumeurs cancéreuses.
Sur cette image microscopique, le gris indique les cellules cancéreuses du poumon à petites cellules, le magenta montre les salmonelles qui ont pénétré dans les cellules cancéreuses, et le cyan révèle le virus qui se propage vers l'extérieur de façon circulaire à partir du centre de la culture.
Danino Lab
La nouvelle plateforme combine la tendance de la bactérie à trouver et attaquer les tumeurs avec la préférence naturelle du virus à infecter et tuer les cellules cancéreuses. Tal Danino, professeur agrégé d'ingénierie biomédicale à Columbia Engineering, a dirigé les efforts de l'équipe pour créer le système, appelé CAPPSID (Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery, ou activité coordonnée des procaryotes et des picornavirus pour une diffusion intracellulaire sûre). Charles M. Rice, expert en virologie à l'université Rockefeller, a collaboré avec l'équipe de Columbia.
"Nous voulions améliorer la thérapie bactérienne contre le cancer en permettant aux bactéries de délivrer et d'activer un virus thérapeutique directement à l'intérieur des cellules tumorales, tout en mettant au point des mesures de protection pour limiter la propagation du virus en dehors de la tumeur", explique le co-auteur principal Jonathan Pabón, candidat au doctorat en médecine à l'université de Columbia.
Les chercheurs pensent que cette technologie - validée chez la souris - représente le premier exemple de coopération directe entre des bactéries et des virus ciblant le cancer.
L'approche combine l'instinct de la bactérie pour se concentrer sur les tumeurs avec le talent du virus pour infecter et tuer les cellules cancéreuses. "En associant l'ingénierie bactérienne à la virologie synthétique, notre objectif est d'ouvrir la voie à des thérapies multi-organismes capables d'accomplir bien plus que ce qu'un seul microbe pourrait faire seul", explique Zakary S. Singer, coauteur principal et ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Tal Danino.
"Il s'agit probablement de notre plateforme la plus avancée techniquement et la plus novatrice à ce jour", déclare Tal Danino, qui est également affilié au Herbert Irving Comprehensive Cancer Center du Columbia University Irving Medical Center et au Columbia's Data Science Institute.
Se faufiler dans le système immunitaire
L'un des principaux obstacles à la thérapie par virus oncolytique est le système de défense de l'organisme. Si un patient possède des anticorps contre le virus - à la suite d'une infection ou d'une vaccination antérieure - ces anticorps peuvent le neutraliser avant qu'il n'atteigne la tumeur. L'équipe de Columbia a contourné ce problème en plaçant le virus à l'intérieur d'une bactérie à la recherche d'une tumeur.
"Les bactéries agissent comme une cape d'invisibilité, cachant le virus aux anticorps circulants et transportant le virus là où il est nécessaire", explique Singer.
Selon M. Pabón, cette stratégie est particulièrement importante pour les virus auxquels les gens sont déjà exposés dans leur vie quotidienne.
"Notre système démontre que les bactéries peuvent potentiellement être utilisées pour lancer un virus oncolytique afin de traiter des tumeurs solides chez des patients qui ont développé une immunité contre ces virus", ajoute-t-il.
Cibler la tumeur
La moitié bactérienne du système est Salmonella typhimurium, une espèce qui migre naturellement vers l'environnement pauvre en oxygène et riche en nutriments à l'intérieur des tumeurs. Une fois sur place, la bactérie envahit les cellules cancéreuses et libère le virus directement à l'intérieur de la tumeur.
"Nous avons programmé les bactéries pour qu'elles agissent comme un cheval de Troie en transportant l'ARN viral dans les tumeurs, puis qu'elles se lysent directement à l'intérieur des cellules cancéreuses pour libérer le génome viral, qui peut alors se propager entre les cellules cancéreuses", explique M. Singer.
En exploitant l'instinct tumoral de la bactérie et la capacité du virus à se répliquer à l'intérieur des cellules cancéreuses, les chercheurs ont créé un système d'administration capable de pénétrer dans la tumeur et de s'y propager - un défi qui a limité les approches basées uniquement sur les bactéries ou les virus.
Protection contre les infections incontrôlées
L'une des principales préoccupations liées à toute thérapie par virus vivant est de contrôler sa propagation au-delà de la tumeur. Le système de l'équipe a résolu ce problème grâce à une astuce moléculaire : s'assurer que le virus ne puisse pas se propager sans une molécule qu'il ne peut obtenir qu'auprès des bactéries. Comme les bactéries restent dans la tumeur, ce composant vital (appelé protéase) n'est disponible nulle part ailleurs dans l'organisme.
"Les particules virales disséminables ne peuvent se former qu'à proximité des bactéries, qui sont nécessaires pour fournir une machinerie spéciale essentielle à la maturation virale dans le virus modifié, ce qui crée une dépendance synthétique entre les microbes", explique M. Singer. Cette protection ajoute un deuxième niveau de contrôle : même si le virus s'échappe de la tumeur, il ne se propagera pas dans les tissus sains.
"Ce sont des systèmes comme celui-ci, spécifiquement orientés vers l'amélioration de la sécurité de ces thérapies vivantes, qui seront essentiels pour transposer ces avancées en clinique", ajoute M. Singer.
Poursuite de la recherche et applications cliniques
Cette publication marque une étape importante vers la mise à disposition de ce type de système bactérie-virus pour de futures applications cliniques.
"En tant que médecin-chercheur, mon objectif est d'introduire des médicaments vivants dans la clinique", explique M. Pabón. "Des efforts de traduction clinique sont actuellement en cours pour faire sortir notre technologie du laboratoire.
Danino, Rice, Singer et Pabón ont déposé une demande de brevet (WO2024254419A2) auprès de l'Office américain des brevets et des marques en rapport avec ces travaux.
À l'avenir, l'équipe teste cette approche sur un plus grand nombre de cancers, en utilisant différents types de tumeurs, de modèles de souris, de virus et de charges utiles, dans le but de développer une "boîte à outils" de thérapies virales capables de détecter des conditions spécifiques à l'intérieur d'une cellule et d'y répondre. Les chercheurs évaluent également comment ce système peut être combiné avec des souches de bactéries qui ont déjà démontré leur innocuité lors d'essais cliniques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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