Depuis son invention, la chimiothérapie s’est avérée être un outil précieux dans le traitement de nombreux types de cancers, mais elle présente un gros inconvénient. En plus de tuer les cellules cancéreuses, il peut également tuer les cellules saines comme celles des follicules pileux, provoquant la calvitie, et celles qui tapissent l’estomac, provoquant des nausées.
Les scientifiques de Caltech ont peut-être une meilleure solution : des bactéries génétiquement modifiées et contrôlées par le son qui recherchent et détruisent les cellules cancéreuses.
Dans un nouvel article paru dans la revue Communication Naturedes chercheurs du laboratoire de Mikhaïl Shapiroprofesseur de génie chimique et chercheur au Howard Hughes Medical Institute, montrent comment ils ont développé une souche spécialisée de la bactérie Escherichia coli (E. coli) qui recherche et infiltre les tumeurs cancéreuses lorsqu’il est injecté dans le corps d’un patient. Une fois que les bactéries sont arrivées à destination, elles peuvent être déclenchées pour produire des médicaments anticancéreux avec des impulsions d’ultrasons.
Représentation artistique d’une cellule bactérienne
Crédit d’image : Centres de contrôle et de prévention des maladies / James Archer
« Le but de cette technologie est de tirer parti de la capacité des probiotiques modifiés à infiltrer les tumeurs, tout en utilisant des ultrasons pour les activer afin de libérer des médicaments puissants à l’intérieur de la tumeur », explique Shapiro.
Le point de départ de leur travail était une souche de E. coli appelé Nissle 1917, qui est approuvé pour des usages médicaux chez l’homme. Après avoir été injectées dans la circulation sanguine, ces bactéries se propagent dans tout le corps. Le système immunitaire du patient les détruit alors, à l’exception des bactéries qui ont colonisé les tumeurs cancéreuses, qui offrent un environnement immunodéprimé.
Pour transformer les bactéries en un outil utile pour le traitement du cancer, l’équipe les a conçues pour qu’elles contiennent deux nouveaux ensembles de gènes. Un ensemble de gènes sert à produire des nanocorps, qui sont des protéines thérapeutiques qui désactivent les signaux qu’une tumeur utilise pour empêcher une réponse antitumorale du système immunitaire. La présence de ces nanocorps permet au système immunitaire d’attaquer la tumeur. L’autre ensemble de gènes agit comme un interrupteur thermique pour activer les gènes du nanocorps lorsque la bactérie atteint une température spécifique.
En insérant les gènes dépendant de la température et des nanocorps, l’équipe a pu créer des souches de bactéries qui ne produisaient les nanocorps supprimant les tumeurs que lorsqu’elles étaient réchauffées à une température de déclenchement de 42 à 43 degrés Celsius. Étant donné que la température normale du corps humain est de 37 degrés Celsius, ces souches ne commencent pas à produire leurs nanocorps anti-tumoraux lorsqu’elles sont injectées à une personne. Au lieu de cela, ils se développent tranquillement à l’intérieur des tumeurs jusqu’à ce qu’une source extérieure les chauffe à leur température de déclenchement.
Mais comment chauffez-vous des bactéries situées à un endroit précis, potentiellement profondément à l’intérieur du corps, là où une tumeur se développe ? Pour cela, l’équipe a utilisé des ultrasons focalisés (FUS). Le FUS est similaire à l’échographie utilisée pour l’imagerie des organes internes ou d’un fœtus en croissance dans l’utérus, mais a une intensité plus élevée et se concentre sur un point serré.
La focalisation des ultrasons sur un point fait chauffer le tissu à cet endroit, mais pas le tissu qui l’entoure; en contrôlant l’intensité des ultrasons, les chercheurs ont pu augmenter la température de ce tissu à un degré spécifique.
« L’échographie focalisée nous a permis d’activer la thérapie spécifiquement à l’intérieur d’une tumeur », explique Mohamad Abedi (PhD ’21), un ancien doctorant du groupe de Shapiro qui a codirigé le projet et est maintenant boursier postdoctoral à l’Université de Washington. « Ceci est important car ces médicaments puissants, qui sont si utiles dans le traitement des tumeurs, peuvent provoquer des effets secondaires importants dans d’autres organes où nos agents bactériens peuvent également être présents. »
Pour tester si leur souche de bactéries modifiée fonctionnait comme prévu, l’équipe de recherche a injecté des cellules bactériennes à des souris de laboratoire atteintes de tumeurs. Après avoir laissé le temps aux bactéries de s’infiltrer dans les tumeurs, l’équipe a utilisé des ultrasons pour les réchauffer.
Grâce à une série d’essais, les chercheurs ont découvert que les souris traitées avec cette souche de bactéries et les ultrasons présentaient une croissance tumorale beaucoup plus lente que les souris traitées uniquement par ultrasons, les souris traitées uniquement avec la bactérie et les souris qui n’étaient pas du tout traitées.
Cependant, l’équipe a également constaté que certaines des tumeurs chez les souris traitées ne rétrécissaient pas du tout.
« C’est un résultat très prometteur car il montre que nous pouvons cibler la bonne thérapie au bon endroit au bon moment », déclare Shapiro. « Mais comme pour toute nouvelle technologie, il y a quelques éléments à optimiser, notamment l’ajout de la possibilité de visualiser les agents bactériens avec des ultrasons avant de les activer et en leur ciblant plus précisément les stimuli de chauffage.
Écrit par Emily Velasco
La source: Caltech
