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J'aime faire du shopping en ligne. Cependant, je me retrouve souvent à discuter des options de livraison lors du paiement. En effet, tous les services de livraison ne sont pas aussi efficaces et sans stress.
Cette expérience personnelle a également inspiré mes recherches. En tant que chercheur postdoctoral à Stanford University j'ai conçu de minuscules nanomatériaux – des objets environ 10 000 fois plus petits qu'un grain de riz – pour mieux transmettre l'ADN aux globules blancs appelés T- les cellules qui nous défendent contre le cancer. Ma méthode – que je considère comme l'équivalent de FedEx et UPS – fournit efficacement de l'ADN aux cellules T qui les transforme ensuite en super soldats pour suivre et attaquer les cellules cancéreuses.
La promesse de l'immuno -médecine
Malgré des décennies de recherche, le cancer reste une maladie difficile à traiter car les cellules cancéreuses subissent une mutation rapide, devenant résistantes à des traitements tels que les médicaments chimiothérapeutiques et les radiations. L'Organisation mondiale de la santé estime qu'en 2018 près de 10 millions de personnes sont décédées d'un cancer . Le coût économique estimé en raison des traitements et de la perte de productivité lorsque les patients ne pouvaient pas travailler pendant le traitement était de 1 200 milliards de dollars, et cela devrait augmenter avec le vieillissement de la population.
Dans les années 1990, James Allison et Tasuku Honjo, qui a remporté le prix Nobel de médecine ou de physiologie pour l'immunothérapie anticancéreuse, a découvert que les cellules cancéreuses peuvent inhiber les lymphocytes T et les empêcher de détecter les cellules tumorales. Ils ont lancé une stratégie utilisant des protéines appelées anticorps pour se lier aux cellules cancéreuses. Cela empêche les cellules cancéreuses d'interférer avec les cellules T et de les supprimer.
Le deuxième type d'immunothérapie anticancéreuse, que j'étudie, implique la manipulation génétique des cellules T avec un ADN adapté. L'ADN que j'insère dans les lymphocytes T code pour des protéines qui fonctionnent comme des armes qui tuent les cellules cancéreuses plus rapidement avant qu'elles ne puissent développer de nouvelles mutations.
inadéquate et peut compromettre les fonctions anticancéreuses des lymphocytes T. Certaines cellules T peuvent devenir hyperactives après la livraison d'ADN et attaquer les propres organes des patients.
Améliorer la livraison d'ADN
Il existe deux façons prédominantes de livrer l'ADN dans les cellules T. Le premier utilise des virus pour transmettre l'ADN. Le second utilise l'électroporation en vrac, une technique qui utilise l'électricité pour percer des trous dans les cellules permettant à l'ADN d'entrer. Cependant, les deux sont inefficaces et présentent plusieurs inconvénients.
Les virus insèrent leur propre ADN viral dans les cellules hôtes aux côtés de l'ADN thérapeutique pendant l'accouchement. C'est dangereux, car la conséquence à long terme de la présence de gènes viraux dans notre corps est inconnue. Les virus peuvent également déclencher des réponses immunitaires toxiques telles qu'une fièvre persistante et même la mort . Un autre inconvénient est que les virus ne peuvent transporter que de petits paquets d'ADN, ce qui rend difficile le bourrage des derniers outils d'édition de gènes à l'intérieur.
Ces lacunes ont ouvert la voie à l'électroporation. Cette méthode fonctionne en soumettant les cellules à de forts champs électriques qui créent des trous dans la membrane des cellules et permettent à l'ADN de passer à travers. Cependant, cette technique s'apparente à un coursier faisant sauter des trous dans la maison d'une personne pour livrer des colis. Moi et d'autres avons montré que cette approche nuit aux cellules T et diminue leur capacité de lutte contre le cancer .
La puissance de la nano-ingénierie
Pour combler ce fossé technologique , J'ai développé une nouvelle technique nommée nano-électro-injection magnétique, ou MagNEI, qui peut livrer l'ADN dans les cellules T jusqu'à quatre fois plus efficacement que le virus et l'électroporation en masse. Cela est nécessaire pour produire un nombre élevé de soldats génétiquement modifiés à cellules T – un milliard environ – nécessaires pour lutter contre le cancer.
C'est ainsi que MagNEI fonctionne. Je décore d'abord les cellules T avec des particules magnétiques approuvées par la FDA pour les activer et les rendre plus réceptives à la livraison d'ADN. Ensuite, j'utilise des aimants pour fixer ces cellules sur des nanotubes creux. Ces tubes ont un diamètre 10 000 fois plus petit qu'un grain de riz. Ensuite, des champs électriques sont appliqués à travers les nano-tubes pour créer de petits pores, ou tunnels, dans la membrane cellulaire pour que l'ADN pénètre dans les cellules. Les forces magnétiques dirigent ensuite l'ADN vers le noyau de la cellule. C'est une procédure beaucoup plus douce que l'électroporation.
De nouvelles mesures pour évaluer les techniques de livraison
En plus d'examiner l'efficacité de la livraison d'ADN – le pourcentage de cellules qui sont transformées avec succès avec de l'ADN génétiquement modifié – il est également important de considérer les autres conséquences de divers Modes de livraison. Par exemple, j'ai découvert que la capacité des soldats des cellules T d'ingénierie à migrer et à traquer les cellules cancéreuses peut être plus faible après la livraison d'ADN. survie cellulaire pour évaluer l'utilité de nouvelles techniques de livraison d'ADN
Par conséquent, dans une revue récente, j'ai proposé un cadre avec de nouveaux critères pour évaluer quelles méthodes de livraison d'ADN sont les plus efficaces. Une façon d'évaluer l'impact de la livraison d'ADN est de mesurer comment l'activité de gènes spécifiques est modifiée par la livraison d'ADN étranger.
Par exemple, j'ai trouvé que l'électroporation en masse provoque des changements significatifs dans l'activité des gènes liés au métabolisme. Cela peut expliquer pourquoi les cellules traitées avec cette méthode se développent lentement. Cette réduction de la croissance cellulaire peut augmenter les coûts de fabrication de ces cellules T conçues et allonger le temps de traitement pour les patients.
Les méthodes à l'échelle nanométrique à base d'aimants comme la mienne offrent des avantages par rapport à l'électroporation virale et en vrac pour la livraison d'ADN, mais jusqu'à présent , Je ne les ai testés que dans des études animales et dans des expériences en dehors du corps humain. À l'avenir, j'espère utiliser des nanomatériaux pour délivrer de l'ADN afin de créer des thérapies à base de cellules.
Cet article est réédité à partir de The Conversation par Andy Tay chercheur postdoctoral en science et génie des matériaux, Université de Stanford sous licence Creative Commons. Lire l'article original .
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