Comment le café transforme-t-il les cellules immunitaires en combattants du cancer ?
Une étude montre que des substances quotidiennes comme la caféine du café, du thé ou même du chocolat peuvent être exploitées pour contrôler précisément le comportement des cellules
Et si une tasse de café pouvait aider à traiter le cancer ? Des chercheurs du Texas A&M Health Institute of Biosciences and Technology pensent que c'est possible. En combinant la caféine et l'utilisation de CRISPR - un outil d'édition de gènes connu sous le nom de "clustered regularly interspaced short palindromic repeats" - les scientifiques découvrent de nouveaux traitements pour des maladies de longue durée, comme le cancer et le diabète, en utilisant une stratégie connue sous le nom de "chimiogénétique".
Yubin Zhou, professeur et directeur du Centre de recherche translationnelle sur le cancer à l'Institut des biosciences et de la technologie, est spécialisé dans l'utilisation d'outils et de technologies révolutionnaires pour étudier la médecine aux niveaux cellulaire, épigénétique et génétique. Tout au long de sa carrière et de ses 180 publications, il a cherché à répondre à des questions médicales en utilisant des outils très avancés tels que CRISPR et les systèmes de contrôle chimiogénétique.
La chimiogénétique se réfère à la capacité de contrôler le comportement cellulaire à l'aide de petites molécules appliquées de l'extérieur - souvent des médicaments ou des composés alimentaires - qui activent des interrupteurs génétiquement modifiés à l'intérieur des cellules. Contrairement aux médicaments traditionnels qui affectent de nombreux tissus, les approches chimiogénétiques sont conçues pour agir uniquement sur les cellules qui ont été génétiquement programmées pour réagir.
L'édition de gènes avec un coup de pouce
Les dernières recherches de M. Zhou s'appuient sur les connaissances existantes en matière de "commutateurs" génétiques à l'intérieur des cellules en introduisant une nouvelle approche chimiogénétique qui fait appel à CRISPR et à la caféine. Le processus commence par l'installation préalable des cellules. Les gènes codant pour le nanocorps, la protéine cible correspondante et la machinerie CRISPR sont livrés à l'aide de méthodes de transfert de gènes bien établies, ce qui permet aux cellules de produire ces composants par elles-mêmes. Une fois ce cadre moléculaire en place, le processus peut être contrôlé de l'extérieur. Lorsqu'une personne consomme ensuite une dose de 20 mg de caféine - provenant par exemple d'un café, d'un chocolat ou d'un soda - un nanocorps et la protéine cible correspondante se lient, activant ainsi les modifications génétiques induites par CRISPR à l'intérieur des cellules.
Cette méthode permet également aux scientifiques d'activer les cellules T, ce qui n'est pas possible avec d'autres méthodes d'édition de gènes. Les cellules T servent de banque de mémoire pour les infections passées, stockant les plans qui aident à lutter contre les menaces futures. La possibilité d'activer manuellement ces cellules pourrait donner aux chercheurs un nouveau moyen de diriger le système immunitaire contre des maladies spécifiques.
En outre, l'équipe a découvert que certains médicaments peuvent inverser le processus en provoquant la séparation des protéines, ce qui empêche de nouvelles modifications des gènes et permet de mieux contrôler l'utilisation du système, une caractéristique importante pour des thérapies chimiogénétiques sûres et réversibles. Par exemple, dans un cadre thérapeutique, les cliniciens pourraient interrompre temporairement l'activité de modification des gènes pour permettre aux patients de se reposer du stress ou des effets secondaires liés au traitement, puis réactiver le système lorsque les conditions sont optimales, ce qui permettrait de régler le contrôle des gènes au fil du temps plutôt que de le laisser activé en permanence.
"On peut également concevoir ces molécules semblables à des anticorps pour qu'elles fonctionnent avec des systèmes inductibles à la rapamycine, de sorte qu'en ajoutant un médicament différent comme la rapamycine, on peut obtenir l'effet inverse", a expliqué M. Zhou. "Par exemple, si les protéines A et B sont séparées au départ, l'ajout de caféine les rapproche ; à l'inverse, si les protéines A et B sont ensemble au départ, l'ajout d'un médicament comme la rapamycine peut les dissocier.
La rapamycine est un médicament immunosuppresseur largement disponible, traditionnellement utilisé comme traitement anti-rejet pour les patients ayant subi une transplantation d'organe. Le médicament agit en empêchant les globules blancs d'attaquer les entités étrangères dans le corps. Le prix abordable et la disponibilité de ce médicament en font un candidat de choix pour des applications telles que celle-ci.
Percer les possibilités futures
Lorsqu'une protéine nanobody modifiée peut être activée par la caféine, on parle de "caffébody". En exploitant la puissance de ces nanocorps, M. Zhou estime que les scientifiques pourraient un jour être en mesure de traiter toute une série de maladies. À long terme, il pense qu'il sera possible de créer des cellules qui permettront aux diabétiques d'augmenter leur production d'insuline simplement en buvant une tasse de café.
Au-delà de l'insuline, la technologie peut être adaptée pour contrôler d'autres molécules importantes, telles que celles qui alimentent les cellules T. Dans le cadre de la thérapie anticancéreuse, par exemple, des corps de café pourraient être intégrés aux cellules T afin de permettre aux médecins de contrôler chimiogénétiquement le moment, l'endroit et l'intensité de l'attaque des tumeurs par le système immunitaire.
Dans des études de laboratoire sur des modèles animaux, Zhou et son équipe ont découvert que la caféine, ainsi que ses métabolites - tels que la théobromine, que l'on trouve en abondance dans le chocolat ou le cacao - pouvaient déclencher la réponse et permettre l'édition avec CRISPR. Cette forme de traitement est accessible, plus facile à contrôler et présente moins d'effets secondaires que d'autres traitements, a-t-il déclaré.
Bien que des techniques d'activation similaires aient été observées auparavant, cette méthode permet un contrôle beaucoup plus poussé de l'ouverture et de la fermeture du circuit. Lorsque la caféine est introduite, l'équipe dispose de quelques heures - ou du temps de métabolisation de la caféine - pour contrôler les processus physiologiques impliqués ou l'édition de gènes. Ensuite, la rapamycine peut être administrée comme signal d'arrêt, entraînant la dissociation des protéines et mettant fin au processus. Peu d'approches existantes offrent ce niveau de contrôle coordonné de démarrage et d'arrêt, ce qui rend la méthode particulièrement précise et bien adaptée à la recherche et aux applications thérapeutiques.
"Cette méthode est très modulaire", a déclaré M. Zhou. "Vous pouvez l'intégrer à CRISPR et aux cellules T à récepteur antigénique chimérique (CAR-T), et aussi si vous voulez induire l'expression de gènes thérapeutiques comme l'insuline ou d'autres choses, et c'est entièrement ajustable d'une manière très précisément contrôlée".
Zhou et son équipe espèrent faire progresser leurs travaux vers d'autres études précliniques et explorer d'autres façons d'utiliser les caffébodies et CRISPR pour traiter un large éventail de conditions médicales, rapprochant ainsi les molécules quotidiennes des outils de la médecine de précision.
"Ce qui nous enthousiasme, c'est l'idée de réaffecter des médicaments bien connus et même des ingrédients alimentaires courants comme la caféine pour en faire des outils entièrement nouveaux", a déclaré M. Zhou. "Au lieu d'agir comme des thérapies elles-mêmes, des molécules comme la caféine ou la rapamycine peuvent servir de signaux de contrôle précis pour des thérapies cellulaires et géniques sophistiquées. Comme ces composés sont déjà bien compris, cette approche ouvre une voie pratique vers la traduction. Nous espérons qu'un jour, les cliniciens pourront utiliser des intrants simples et familiers pour ajuster avec précision des thérapies puissantes de manière sûre et réversible."
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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