Un nouvel interrupteur pour les thérapies cellulaires du futur
Un nouveau commutateur génétique peut être activé à l'aide d'un patch de nitroglycérine disponible dans le commerce et appliqué sur la peau
L'organisme régule son métabolisme de manière précise et continue. Des cellules spécialisées du pancréas surveillent en permanence la quantité de sucre dans le sang, par exemple. Lorsque ce taux augmente après un repas, l'organisme déclenche une cascade de signaux pour le faire redescendre.
Chez les personnes souffrant de diabète, ce mécanisme de régulation ne fonctionne plus exactement comme il le devrait. Les personnes concernées ont donc trop de sucre dans le sang et doivent mesurer leur glycémie et s'injecter de l'insuline pour la réguler. Il s'agit d'une approche relativement imprécise par rapport au mécanisme propre à l'organisme.
Doter les cellules de fonctions particulières
Martin Fussenegger est professeur de biotechnologie et de bio-ingénierie au département de science et d'ingénierie des biosystèmes de l'ETH Zurich à Bâle. C'est dans ce contexte qu'il travaille avec son équipe sur les thérapies cellulaires depuis un certain temps. L'espoir est que ces thérapies permettront un jour de traiter individuellement et précisément les maladies métaboliques telles que le diabète, voire de les guérir.
Mais comment fonctionnent ces thérapies cellulaires ? Tout d'abord, les chercheurs modifient des cellules humaines en y incorporant un réseau de gènes qui leur confèrent des capacités particulières. Ces cellules sont implantées sous la peau, par exemple, et le réseau est activé par un stimulus externe spécifique.
Un interrupteur approprié est essentiel
À cette fin, les chercheurs ont développé différents types d'interrupteurs au cours des dernières années. Certains peuvent être commandés électriquement, d'autres par la lumière, et l'un d'entre eux utilise même la musique du groupe de rock britannique Queen.
Les chercheurs bâlois ont maintenant mis au point une autre variante, qu'ils ont présentée dans la page externe de la revue Nature Biomedical Engineering.
"Pour moi, cette solution est le meilleur interrupteur génétique que mon groupe et moi-même ayons construit jusqu'à présent", déclare M. Fussenegger. En effet, l'interrupteur peut être déclenché à l'aide de la nitroglycérine, un ingrédient actif connu depuis longtemps, et le moyen d'application - coller un patch sur la peau - est très simple. Les patchs correspondants sont déjà disponibles en différentes tailles dans toutes les pharmacies.
La nitroglycérine se diffuse rapidement hors du patch et pénètre dans la peau, où elle rencontre un implant contenant des cellules rénales humaines modifiées.
Réseau activé par l'oxyde nitrique
Ces cellules interceptent spécifiquement la nitroglycérine et possèdent une enzyme intégrée qui la convertit en oxyde nitrique (NO), une molécule de signalisation naturelle. Dans l'organisme, le NO provoque normalement la dilatation des vaisseaux sanguins, ce qui entraîne une augmentation du flux sanguin. Il est décomposé en quelques secondes et n'affecte donc qu'une zone très localisée.
Les cellules implantées sont modifiées de manière à ce que le NO déclenche la production et la libération du messager chimique GLP-1, qui stimule à son tour la libération d'insuline par les cellules bêta du pancréas et régule ainsi le taux de sucre dans le sang. Le GLP-1 déclenche également une sensation de satiété, réduisant ainsi la prise alimentaire.
Le nouveau commutateur est constitué exclusivement de composants humains, c'est-à-dire qu'il ne contient pas de composants provenant d'autres espèces. "C'est une caractéristique nouvelle et révolutionnaire", déclare M. Fussenegger. Avec des composants d'autres espèces, il y a toujours un risque de faux déclenchement, d'interférence avec les processus de l'organisme ou de réactions immunitaires. "Ici, nous sommes en mesure d'exclure tout cela.
Tout un arsenal d'interrupteurs
Au cours des 20 dernières années, le professeur de l'ETH a développé différents interrupteurs génétiques, dont certains réagissent à des déclencheurs physiques tels que le courant, les ondes sonores ou la lumière. Quel type d'interrupteur a le plus de chances d'être mis en œuvre un jour ?
"Les déclencheurs physiques sont intéressants parce que nous n'avons pas besoin d'utiliser des molécules qui interfèrent avec les processus de l'organisme", explique le biotechnologue. Il explique que les signaux électriques sont idéaux pour contrôler les interrupteurs et les réseaux de gènes à l'aide d'appareils électroniques portables tels que les smartphones ou les smartwatches, et que l'IA peut également être intégrée. "Je pense donc que les thérapies cellulaires électrogénétiques ont les meilleures chances d'être mises en œuvre. En ce qui concerne les interrupteurs chimiques, je considère que la nouvelle solution est en pole position", déclare M. Fussenegger.
Toutefois, le développement de ces thérapies cellulaires basées sur des commutateurs génétiques est un processus complexe et long. "Le développement d'une thérapie cellulaire jusqu'à sa maturité commerciale prend non seulement des décennies, mais nécessite également beaucoup de personnel et des ressources suffisantes", explique le chercheur. "Il n'y a pas de raccourci.
Jusqu'à présent, les travaux de M. Fussenegger se sont principalement concentrés sur les thérapies cellulaires pour le diabète, l'une des maladies métaboliques les plus répandues au monde, qui touche une personne sur dix. "C'est la maladie modèle avec laquelle nous travaillons. Mais fondamentalement, il est également possible de développer des thérapies cellulaires pour d'autres maladies métaboliques, auto-immunes ou même neurodégénératives - en principe, pour tout ce qui nécessite une régulation dynamique". Selon M. Fussenegger, de nombreux médicaments sont comme un marteau que l'on utilise pour frapper un problème à l'aveuglette. "Les thérapies cellulaires, en revanche, résolvent le problème de la même manière que le corps", explique-t-il.
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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