La nanotechnologie inspirée de la nature agit comme un service de messagerie pour les médicaments génétiques

Une grande équipe de recherche dirigée par le nanotechnologue Roy van der Meeel a reconstruit les propres protéines et graisses du corps dans des fourgonnettes nano-livraison qui mettent exactement les médicaments génétiques au bon endroit dans le corps. Dans un effort conjoint avec des chercheurs de Radboudumc, ils ont travaillé pendant cinq ans sur ce système nanotransport, dont les résultats étaient publié dans Nanotechnologie de la nature.

Avec sa barbe robuste et sa chemise de bûcheron signature, le nanotechnologue Roy van der Meeel semble être sorti directement d’une cabane de forêt canadienne au lieu d’un laboratoire de haute technologie. Au Canada, Van Der Meel a en effet travaillé comme post-doctorant pour le professeur Pieter Cullis, fondateur de la nanotechnologie utilisée pour les vaccins par messager de l’ARN. Il y a cinq ans, il a échangé Vancouver contre une place à Eindhoven. Le professeur Willem Mulder a amené Van Der MEEL à TU / E en raison de son expertise en nanotechnologie d’ARN.

Les maladies qui sont actuellement difficiles à guérir, telles que certains cancers et maladies auto-immunes, peuvent bénéficier de médicaments génétiques basés sur l’ARN. Mais alors, nous devons être en mesure d’amener ces médicaments au bon endroit et cela s’avère être une tâche énorme.

« Pour relever un tel défi, nous avons besoin d’une équipe de premier ordre et d’accès à la bio-ingénierie de haute qualité et aux modèles précliniques avancés », explique Mulder. « C’est pourquoi nous avons formé un groupe de recherche avec un pied dans le Département de médecine interne de Radboudumc et l’autre – le groupe de médecine de précision – au Département de génie biomédical de TU / E. »

Cinq ans de construction

Au cours des cinq dernières années, Van Der Meeel a travaillé avec une grande équipe de chercheurs chez TU / E et RADBoudumc sur une nouvelle nanotechnologie pour amener les médicaments génétiques au bon endroit dans le corps. La publication de ce système nanotransport (la plate-forme ANP, éd.) Peut être appelé à juste titre une percée: le résultat de la vision que Mulder et Van der Meeel ont exprimé en 2019 et le travail de pionnier ultérieur.

Van Der Meeel dit: « Je suis extrêmement fier d’avoir pu commencer ce travail lorsque notre groupe de recherche était encore à ses balbutiements. Il a nécessité beaucoup de patience des trois premiers co-auteurs, Stijn Hofstraat, Tom Anbergen et Robby Zwolsman, avec qui nous avons travaillé intensivement.  » L’article est le signal de départ pour le développement de l’immunothérapie pour les patients atteints de plate-forme.

Service de messagerie du corps

Avec la nouvelle nanotechnologie, les médicaments à l’ARN atteignent une balade, pour ainsi dire, sur un système de transport de votre corps: la propre lipoprotéine de haute densité (HDL) du corps qui transporte le cholestérol. Van der Meeel le voit un peu comme un courrier de médicaments. « Lors de la livraison de packages, deux choses sont importantes: que le contenu de l’emballage est bien protégé et qu’il arrive au bon endroit. Comme lors de la livraison de médicaments dans le corps. »

Si vous commandez quelque chose dans un Webshop, vous pouvez emballer le package en toute sécurité en polystyrène, mais c’est mauvais pour l’environnement. C’est pourquoi la plupart des packages de nos jours sont emballés en carton et en matériaux que vous pouvez recycler. De même, vous pouvez envelopper des médicaments en matériaux plus naturels.

« Non pas que nous fabriquons des nanoparticules de carton », plaisante Van der Meeel, « mais des particules de autant de matériaux du corps que possible. Il y a des composants synthétiques à construire dans l’ARN de manière stable, mais les principaux composants de la plate-forme ANP sont les propres graisses et protéines du corps.  » De cette façon, beaucoup moins d’effets secondaires sont à prévoir et la «livraison» est également plus efficace.

La deuxième étape est la livraison elle-même. Van der Meel ajoute: « La route standard du service de colis HDL est au foie, où elle délivre parfaitement les paquets de cholestérol collectés dans le corps. En mélangeant des protéines HDL avec différentes graisses, les médicaments peuvent également être envoyés aux cellules immunitaires ou aux cellules souches . « 

Immunothérapie basée sur des médicaments génétiques

Un inconvénient des médicaments existants est qu’il se propage dans tout le corps. « Ce n’est pas un problème avec le paracétamol, qui a peu d’effets secondaires, mais c’est avec des médicaments plus intenses tels que la chimiothérapie », explique van der Meeel.

« La chimiothérapie fonctionne en fait très bien mais détruit toutes les cellules divisées rapidement. Donc non seulement les cellules cancéreuses, mais aussi les cellules saines telles que celles des intestins et des follicules pileux. et une pénurie de globules rouges, de globules blancs et de plaquettes. « 

« Au lieu de jeter un grand bol de chimio dans le corps », explique Van der Meeel, « avec de nombreux effets secondaires en conséquence, il y a de nombreux avantages à stimuler votre propre système immunitaire pour poursuivre les cellules cancéreuses et les nettoyer. »

« En livrant différents médicaments à l’ARN à des cellules immunitaires spécifiques du corps à l’aide de la plate-forme ANP, nous pouvons contrôler le système immunitaire », explique Van der Meeel. « Dans le cas d’un cancer ou d’une infection, vous voulez stimuler le système immunitaire pour lutter contre les cellules malades, tandis que dans le cas d’une maladie auto-immune ou après la transplantation d’organes, le système immunitaire doit être freiné. »

Du laboratoire au patient

Et il ne s’arrête pas à développer des prototypes de nanotechnologies et des études de preuve de concept. Au Canada, Van Der Meeel a travaillé sur la nanotechnologie sous-jacente et non sur les vaccins d’ARNm covide qui en résultent. C’est différent maintenant. L’infrastructure soigneusement construite qui relie TU / E et RADBoudumc garantit que les innovations peuvent être développées directement d’un laboratoire à l’autre.

En plus de la belle technologie, la recherche innovante a également produit un portefeuille de brevets substantiel. Mulder a donc fondé l’incubateur Biotech Biotrip pour développer davantage les technologies en médicaments à l’aide de développeurs de médicaments et d’investisseurs. TU / E et RADBoudumc resteront également intensivement impliqués dans cela.

Potentiel de médecine personnalisée

C’est le rêve de Van Der Meel de développer davantage la technologie ANP en tant que médicament, par exemple pour les types de cancer qui sont actuellement difficiles à traiter. « Par exemple, il serait très intéressant d’utiliser la plate-forme ANP pour la thérapie des cellules T des récepteurs de l’antigène chimérique (CAR T), une immunothérapie contre le cancer relativement nouvelle qui est très efficace. Précisément parce que cette technologie promet d’offrir une solution pour le cancer difficile Traiter, qui n’existe pas encore. « 

Pour ce traitement, qui coûte actuellement facilement des centaines de milliers d’euros, les cellules immunitaires (cellules T) sont prises de patients, puis génétiquement modifiées dans le laboratoire afin qu’elles puissent reconnaître et éliminer les cellules cancéreuses, puis retourner au patient. C’est précisément parce que chaque patient est fabriqué en laboratoire (ex vivo) que le traitement est si cher.

Van der Meeel dit: « Avec notre technologie ANP, il est théoriquement possible de développer ces médicaments personnels, en administrant nos nanoparticules directement au patient (in vivo). Ils peuvent ensuite obtenir la même chose qu’un traitement de voiture en coopération avec le leur système immunitaire, mais avec des cellules déjà dans votre corps. « 

« Cette soi-disant immunothérapie automobile in vivo présente de nombreux avantages potentiels: il prend beaucoup moins de temps, est beaucoup moins cher et peut être fait adapté à plusieurs types de cancer. Bien que cela soit déjà testé à petite échelle chez les patients, cette application est encore à ses balbutiements, « souligne Van der Meeel.

La ‘Wies Alliance’

Bien que la technologie décrite dans la publication soit très prometteuse, cela peut prendre des années avant qu’un médicament de travail ne soit sur le marché. Entre-temps, les gens meurent de formes de cancer qui sont difficiles à traiter, ce qui s’est soudainement rapproché de chez lui pour Mulder et Van der Meeel lorsque le collègue Paul Janssen a perdu son fils Wies contre un cancer incurable du tronc cérébral.

« Il n’y a en fait aucun traitement pour cela, car il est très difficile ou souvent pas possible de pénétrer dans le tronc cérébral chirurgicalement ou avec des médicaments », explique Van Der Meel. « Ce serait formidable si nous avions une solution. »

« Je crois au potentiel de notre nanotechnologie pour stimuler les cellules immunitaires qui s’en vont ensuite après les cellules tumorales cérébrales. Et je ne dis pas que c’est garanti de fonctionner », prévient Van der Meel. « Mais nous travaillons là-dessus. Nous allons essayer. »

Janssen a mis en contact le médecin traitant de son fils Dannis Van Vuurden avec le groupe de médecine de précision à Eindhoven et l’immunologue Mihai Netaa à Radboudumc. Il existe maintenant une collaboration entre TU / E, RADBOUMUMC et le Princess Máxima Center dans la « Wies Alliance » pour développer de meilleurs traitements pour le cancer du tronc cérébral.

Rêves futurs

Interrogé sur les possibilités futures des thérapies à l’ARN, Van der Meeel ose rêver à haute voix. « Les médicaments à l’ARN permettent de développer des médicaments personnalisés très précis dans un court laps de temps. Pensez aux vaccins contre le cancer, immunothérapies qui sont développées en fonction du code génétique de patients atteints de cancer individuels. Mais également la possibilité de guérir de très rares maladies avec l’aide de l’édition de gènes. « 

« Je suis très fier de cette publication », conclut Van der Meeel, « mais mon rêve pour l’avenir est de développer des nanotechnologies avec notre laboratoire qui finiront par se retrouver chez les patients, et pas seulement dans les publications. Et bien sûr, cela ne fait pas T Travaillez avec les ingénieurs seuls, car beaucoup de connaissances de toutes sortes de champs sont nécessaires ici. « 

La collaboration d’experts de différentes disciplines est donc également caractéristique du groupe de médecine de précision. Mulder et van der Meeel concluent: « Dans notre groupe, nous formons des super experts, qui nous travaillons ensemble sur des histoires plus grandes. Nous pensons que la technologie ANP change la donne et croit fermement qu’elle permettra le développement de véritables immunothérapies pour les patients en patients l’avenir. «