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Les vaccins à base d’ARN présentent un grand potentiel dans le traitement du cancer ou la prévention de diverses maladies infectieuses. De nombreuses entreprises de biotechnologie travaillent actuellement sur de tels vaccins, et quelques-unes ont entrepris des essais cliniques.

Des vaccins à ARN plus efficaces

L’un des défis lors de la création de tel vaccin est de s’assurer que l’ARN pénètre dans les bonnes cellules immunitaires et produise suffisamment de la protéine codée. De plus, ce type de vaccin doit stimuler une réponse suffisamment forte pour que le système immunitaire puisse éliminer les bactéries, les virus ou les cellules cancéreuses.
Les ingénieurs chimistes du MIT ont maintenant mis au point une nouvelle série de nanoparticules lipidiques pour administrer ce type de vaccins. Ils ont montré que les particules déclenchaient la production de façon efficace la protéine codée par l’ARN et qu’elles se comportaient également comme un « adjuvant », ce qui renforce l’efficacité du vaccin. Dans une étude sur des souris, ils ont utilisé ce vaccin à ARN pour inhiber avec succès la croissance des tumeurs mélanomes.
« L’une des principales découvertes de cette étude est que l’on peut fabriquer des lipides pour l’administration de l’ARN qui peuvent aussi activer par le système immunitaire de façon importante « , explique Daniel Anderson, professeur agrégé au Département de génie chimique du MIT et membre de l’Institut Koch de recherche intégrée sur le cancer et de l’Institute for Medical Engineering and Science du MIT.
Anderson est l’auteur principal de l’étude, qui paraît dans Nature Biotechnology. Les principaux auteurs de cette étude sont les anciens postdoctorants Lei Miao et Linxian Li et l’ancien chercheur associé Yuxuan Huang. Parmi les autres auteurs du MIT figurent Derfogail Delcassian, Jasdave Chahal, Jinsong Han, Yunhua Shi, Kaitlyn Sadtler, Wenting Gao, Jiaqi Lin, Joshua C. Doloff et Robert Langer, le professeur du David H. Koch Institute au MIT et un membre du Koch Institute.

Aider ces vaccins avec des nanoparticules lipidiques

La plupart des vaccins traditionnels sont fabriqués à partir de protéines produites par des microbes infectieux ou à partir de formes affaiblies de ces microbes. Ces dernières années, les scientifiques ont exploré l’idée de fabriquer des vaccins en utilisant l’ADN qui code les protéines microbiennes. Toutefois, ces vaccins, dont l’utilisation chez l’homme n’a pas été approuvée, n’ont pas encore réussi à produire des réponses immunitaires suffisamment fortes.
L’ARN est une alternative intéressante à l’ADN car, contrairement à l’ADN, qui doit atteindre le noyau cellulaire pour devenir fonctionnel, l’ARN peut être traduit en protéines dès qu’il pénètre dans le cytoplasme cellulaire. Il peut également être adapté pour cibler de nombreuses sortes de maladies.
« Un autre avantage de ces vaccins est que nous pouvons rapidement changer la maladie cible « , dit-il. « On peut faire des vaccins contre différentes maladies très rapidement en bricolant la séquence de l’ARN. »
Pour qu’un vaccin à ARN soit efficace, il doit entrer dans un type de cellule immunitaire appelée cellule présentatrice d’antigène. Ces cellules produisent ensuite la protéine codée par le vaccin et l’affichent sur leur surface, attirantes et activantes les lymphocytes T et les autres cellules immunitaires.
Le laboratoire d’Anderson a déjà mis au point des nanoparticules lipidiques pour l’administration d’ARN et d’ADN pour diverses applications. Ces particules lipidiques forment de minuscules gouttelettes qui protègent les molécules d’ARN et les transportent là où ils doivent aller. L’approche habituelle des chercheurs consiste à générer des banques de centaines ou de milliers de particules candidates ayant des caractéristiques chimiques variables, puis trouver celles qui fonctionnent le mieux.
« En une journée, nous pouvons synthétiser plus de 1 000 lipides aux structures multiples et différentes « , dit Miao. « Une fois que nous aurons cette très grande réserve, nous pourrons examiner les molécules et voir quels types de structures aident l’ARN à être délivré aux cellules présentatrices d’antigènes. »
Les chercheurs du MIT ont découvert que les nanoparticules ayant une certaine caractéristique chimique – une structure cyclique à une extrémité de la particule – sont capables d’activer une voie de signalisation immunitaire appelée stimulateur des gènes d’interféron (STING). Une fois cette voie activée, les cellules produisent de l’interféron et d’autres cytokines qui provoquent l’entrée en action des cellules T.

Des tests pour valider leur efficacité

Les chercheurs ont testé leurs particules dans deux modèles différents de mélanomes de souris. D’abord, ils ont utilisé des souris avec des tumeurs conçues pour produire de l’ovalbumine, une protéine que l’on trouve dans les blancs d’œufs. Les chercheurs ont conçu un vaccin à ARN pour cibler l’ovalbumine, qui n’est normalement pas présente dans les tumeurs, et ont montré que le vaccin arrêtait la croissance des tumeurs et prolongeait considérablement la survie de ces animaux.
Ensuite, les chercheurs ont créé un vaccin qui cible une protéine produite naturellement par les tumeurs du mélanome, laquelle est connue sous le nom de Trp2. Ce vaccin a également stimulé une forte réponse immunitaire qui a ralenti la croissance tumorale et amélioré les taux de survie des souris.
M. Anderson dit qu’il prévoit poursuivre le développement de vaccins contre le cancer à ARN ainsi que de vaccins ciblant des maladies infectieuses comme le VIH, le paludisme ou l’Ebola.
« Nous pensons qu’il pourrait y avoir de larges applications pour ce type de vaccins », dit-il. « Les maladies pour lesquelles il n’y a actuellement pas de vaccins sont un domaine particulièrement intéressant. »
Source : MIT
Crédit photo : Pixabay