Des chercheurs du Brigham and Women’s Hospital et d’institutions collaboratrices ont évalué l’effet bithérapeutique de la thérapie génique dans un modèle cliniquement pertinent pour une forme courante de cancer des os.
Avec un taux d’incidence mondial de 3,4 cas par million de personnes par an, l’ostéosarcome est l’un des cancers des os les plus courants chez les enfants et les adolescents. L’option de traitement de référence actuelle nécessite une intervention chirurgicale et une chimiothérapie importantes qui entraînent un mauvais pronostic et une diminution de la qualité de vie. En raison de la nature agressive de la maladie, l’intervention chirurgicale implique généralement une reconstruction totale des membres ou, dans la plupart des cas, une amputation. Des chercheurs du Brigham and Women’s Hospital, membre fondateur du système de santé Mass General Brigham, en collaboration avec des chercheurs de l’University College Dublin (UCD), du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et du Trinity College Dublin (TCD), ont identifié un potentiel cible thérapeutique et a développé un système d’administration unique pour traiter l’ostéosarcome. Dans une étude préclinique, l’équipe a découvert que l’utilisation de nanoparticules de microARN délivrées localement à l’aide d’un hydrogel supprimait la croissance de l’ostéosarcome tout en diminuant simultanément les dommages osseux. Les résultats sont publiés dans Matériaux avancés.
« Le plan de traitement standard de soins n’est pas différent aujourd’hui par rapport à sa première introduction il y a près de 50 ans », a déclaré l’auteur principal Fiona Freeman, PhD, professeur adjoint à l’UCD School of Mechanical and Materials Engineering et Fellow à l’UCD Conway Institute, qui a terminé l’étude au cours de sa bourse mondiale Marie Skłodowska-Curie dans le laboratoire Artzi du Brigham et du MIT. « Près d’un tiers des patients rechutent et ont besoin de nouvelles interventions. Ce besoin clinique non satisfait nous a incités à nous concentrer sur l’utilisation possible de la thérapie par microARN dans l’ostéosarcome, et plus particulièrement sur une cible génétique appelée miR-29b.
Dans leur étude, les chercheurs ont exploré le potentiel thérapeutique du miR-29b, un microARN dont ils ont émis l’hypothèse qu’il pourrait bloquer la croissance tumorale de l’ostéosarcome. Les microARN sont une famille de molécules qui aident à contrôler certaines activités dans les cellules comme la croissance et le développement. Ils montrent des résultats prometteurs dans le traitement du cancer et des infections virales. L’équipe a développé une formulation de nanoparticules miR-29b qui ont été délivrées via un système de distribution d’hydrogel à base d’acide hyaluronique directement sur le site de la tumeur. Le système d’administration injectable à base d’acide hyaluronique s’est transformé en gel au niveau de la zone cible du corps en quelques minutes et a permis une administration locale et soutenue du miR-29b au site de la tumeur primaire.
« Ce travail cherche à répondre à une importante question scientifique fondamentale, quant à l’équilibre entre la capacité de régénérer l’os endommagé afin que ces jeunes patients ne perdent pas leurs membres tout en empêchant la récidive de la tumeur », a déclaré l’auteur principal Natalie Artzi, PhD, du Brigham’s Département de médecine.
Notre étude démontre la puissance de l’administration locale – les nanoparticules chargées de miR-29b améliorent le potentiel thérapeutique de la chimiothérapie et suppriment la croissance tumorale, tout en aidant simultanément à la réparation de l’os endommagé environnant, même pendant que le patient subit un traitement de chimiothérapie.
Natalie Artzi, PhD, auteur principal, département de médecine de Brigham
En plus d’évaluer si l’approche de thérapie génique pouvait diminuer la croissance tumorale, les chercheurs ont également évalué si la thérapie pouvait normaliser le dérèglement de la croissance osseuse. Il a été démontré que les tumeurs chimiothérapeutiques et les ostéosarcomes perturbent la capacité de réparation de l’os après une intervention chirurgicale.
Dans un modèle murin d’ostéosarcome, les chercheurs ont comparé l’ajout de la thérapie génique hydrogel avec chimiothérapie à la chimiothérapie seule. L’équipe a découvert que lorsque le miR-29b était administré avec une chimiothérapie systémique, la thérapie entraînait une diminution significative de la charge tumorale, une augmentation de la survie des souris et une diminution significative de la destruction de l’os causée par la tumeur. L’équipe de recherche a également validé le potentiel thérapeutique à l’aide de deux modèles prédictifs de la maladie ; un modèle de sphéroïde de co-culture 3D ; et un modèle murin métastatique orthotopique.
Ce travail souligne l’importance de tirer parti des biomatériaux pour améliorer la fenêtre thérapeutique des thérapies qui ne pourraient pas atteindre le site cible en quantités adéquates en raison d’une dégradation prématurée ou d’une toxicité systémique. Ce faisant, les mécanismes associés à la thérapie peuvent être étudiés et la bonne combinaison de médicaments et la libération chronométrée peuvent être réalisées. L’approche de l’équipe pourrait permettre, à l’avenir, l’administration d’agents modulateurs immunitaires pouvant être utilisés pour entraîner le système immunitaire à prévenir la récidive du cancer, un problème majeur chez les patients atteints d’ostéosarcome.
L’équipe de recherche s’est engagée à tirer parti de cette recherche et à faire progresser cette technologie vers une application clinique. Des études comme cette collaboration multi-institutionnelle montrent la promesse de la thérapie génique pour le traitement d’affections telles que l’ostéosarcome et d’autres cancers difficiles à traiter. Mass General Brigham a récemment lancé son institut de thérapie génique et cellulaire pour aider à traduire les découvertes scientifiques faites par des chercheurs comme Artzi, Freeman et ses collègues en premiers essais cliniques sur l’homme et, finalement, en traitements qui changent la vie des patients.
Ce projet a été mené dans le laboratoire Artzi en collaboration avec des chercheurs du laboratoire de Daniel Kelly au Trinity College de Dublin, en Irlande. Freeman a passé trois ans entre ces deux laboratoires à diriger une bourse mondiale Marie Skłodowska-Curie.
« Les découvertes de Fiona ont le potentiel de révolutionner le traitement du cancer et d’améliorer les résultats en fournissant des informations vitales qui peuvent éclairer la conception de futures thérapies combinées pour ces jeunes patients », a déclaré Kelly, professeur en génie tissulaire au Trinity College de Dublin et chercheuse principale d’Amber, qui était co-auteur de l’article.
