Dans le domaine des soins de santé, aucun mot n’envoie peut-être un message plus effrayant que « cancer ». Les tumeurs cérébrales, par exemple, s’avèrent particulièrement résistantes aux traitements actuels. Seuls 5% des patients atteints de cette maladie survivent plus de trois ans et la durée médiane de survie est de 10 à 14 mois.
Mais un projet de recherche innovant mené par des scientifiques de l’Université du Nebraska-Lincoln offre le potentiel d’une percée. Dans un projet financé par le gouvernement fédéral, Janos Zempleni, professeur au Département des sciences de la nutrition et de la santé, et ses collègues de Husker recherchent une façon surprenante d’utiliser le lait comme véhicule livrant au cerveau des thérapies anticancéreuses.
Le concept n’est pas aussi fantaisiste qu’il n’y paraît -; il s’appuie sur la science récente. Les découvertes préliminaires de ces dernières années montrent qu’il est possible de manipuler la fonction génétique du corps pour réduire la croissance des tissus, y compris les tumeurs cancéreuses. Les scientifiques obtiennent ce résultat en dirigeant un type de régulateur de gène connu sous le nom de siARN vers le tissu ciblé. La signalisation génétique portée par les siARN arrête la fonction génétique qui permet la croissance de nouveaux tissus.
Mais la conversion de cette découverte préliminaire en un traitement médical efficace s’est heurtée à des obstacles. Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pas été en mesure de trouver un moyen efficace de délivrer les gènes de manière cohérente dans la zone ciblée et en quantité suffisante.
Il s’avère que le lait offre une bonne chance de résoudre le problème. Les humains absorbent les siARN par la nourriture, selon des recherches récentes. Et le lait, a découvert Zempleni, se distingue par sa capacité robuste, une fois ingéré, à aider les gènes à s’accumuler naturellement dans le cerveau.
Dans leur projet, les chercheurs de Husker perfectionneront des techniques axées sur le lait pour une délivrance efficace de gènes. Plus précisément, le projet utilisera des gènes d’ARNsi transportés par le lait pour arrêter la fonction de croissance d’un gène connu sous le nom d’IDH1, dont les mutations entraînent des tumeurs cérébrales. La recherche offre également de l’espoir dans la lutte contre les anomalies génétiques rares centrées sur le cerveau affectant les jeunes enfants, a déclaré Zempleni, professeur Willa Cather de nutrition moléculaire et directeur du Nebraska Center for the Prevention of Obesity Diseases.
Le département américain de l’Agriculture a fourni une subvention de 630 000 $ pour soutenir le projet. Zempleni dirigera la recherche, en collaboration avec Forrest Kievit, professeur adjoint d’ingénierie des systèmes biologiques, et Jiantao Guo, professeur agrégé de chimie. L’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture de l’USDA a accordé la subvention.
Le potentiel à long terme de cette science est « énorme. Il n’a pas encore été réalisé du tout », a déclaré Zempleni, membre de l’Association américaine pour l’avancement des sciences et lauréat de l’Omtvedt Innovation 2015 de l’Institut des ressources agricoles et naturelles. Décerner.
Zempleni et ses collègues utiliseront la science génétique et la chimie pour charger des exosomes, une nanoparticule naturelle dans le lait, avec du matériel thérapeutique comprenant des siARN. Le chargement du matériel sur des exosomes de lait de vache nécessiterait d’abord de modifier génétiquement la vache, une tâche extrêmement délicate. Ainsi, les chercheurs cultiveront à la place des cellules MAC-T (de composition génétique similaire aux cellules du lait de vache) en laboratoire pour produire des exosomes, puis les dirigeront vers des tumeurs cérébrales chez la souris.
Les chercheurs visent à développer des techniques qui atteignent deux objectifs : faire en sorte que les siARN atteignent efficacement et systématiquement les tumeurs et que les siARN s’accumulent en quantité suffisante pour réduire la croissance tumorale.
Si cette technologie s’avère viable, une production à grande échelle d’exosomes sera nécessaire pour répondre à la demande réelle des patients. Les cultures de laboratoire ne peuvent fournir qu’un faible volume d’exosomes. Une vache, en revanche, peut fournir un nombre suffisant grâce à son lait.
Ainsi, les chercheurs de Husker visent, à long terme, à faire un grand pas si leur recherche actuelle atteint ses objectifs de délivrance de gènes : ils chercheront à développer une vache génétiquement modifiée.
Une telle vache, a écrit Zempleni, sécrèterait « des exosomes de lait propices à la délivrance maximale de thérapies à base d’ARN aux tumeurs cérébrales chez les patients cancéreux humains ».
L’industrie pharmaceutique utilise déjà ce concept général. C’est ce qu’on appelle la biopharmacie, c’est-à-dire l’utilisation d’animaux dans la production de traitements médicaux. Le médicament Atryn, utilisé pour prévenir les caillots sanguins chez les patients atteints d’une maladie rare, est dérivé du lait de chèvres génétiquement modifiées.
Grâce à notre technologie, vous pouvez réellement utiliser ces exosomes de lait, attacher la fonction appropriée et fournir un traitement aux personnes souffrant de ces maladies rares. Je pense que cela pourrait changer la donne si nous obtenons une agence de financement pour prendre le risque de développer ces animaux. C’est une tâche difficile. Avec les cellules MAC-T, c’est relativement facile, mais l’amener au bétail, à une chèvre ou à une vache, c’est très compliqué. »
Janos Zempleni, professeur, Département des sciences de la nutrition et de la santé
La recherche Husker a été pionnière dans l’identification de l’importance du lait en tant que mécanisme potentiel de délivrance de gènes. En 2014, Scott Baier -; un doctorant dans le laboratoire de Zempleni – ; a proposé un premier projet de recherche sur le sujet, aboutissant à une Revue de nutrition article que lui, Zempleni et d’autres collègues de Husker ont co-écrit. Depuis, l’article a été cité académiquement près de 300 fois. Baier a obtenu son doctorat en sciences de la nutrition du Nebraska en 2015 et est maintenant directeur principal de la stratégie médicale chez Vaniam Group, une société spécialisée dans les thérapies transformatrices contre le cancer à Dallas.
Le chemin de Zempleni vers l’exploration scientifique de la génétique et de la science alimentaire a commencé pendant son adolescence dans son pays d’origine, l’Allemagne.
« J’adorais la biologie, mais à cet âge, j’adorais aller à la pêche – ; j’adorais toutes ces espèces de poissons originaires d’Allemagne », a-t-il déclaré.
Au cours des années suivantes, ses intérêts se sont élargis, passant progressivement « du poisson à la biologie puis à la science ».
« J’étais déchiré entre la biochimie ou la science de la nutrition », a-t-il déclaré. « Je pense qu’avec le recul, j’ai fait le bon choix en optant pour la science de la nutrition. C’est une approche très complète, et cela m’a permis de me plonger profondément dans la biochimie et la biologie moléculaire. Donc, je pense que j’ai le meilleur des deux mondes. »
