Les scientifiques développent des outils avancés pour comprendre et traiter les symptômes neurologiques tels que le brouillard cérébral associé à des maladies respiratoires comme la grippe. La Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA), qui fait partie de l'Administration for Strategic Preparedness and Response (ASPR) au sein du ministère américain de la Santé et des Services sociaux (HHS), a attribué un contrat de trois ans à des chercheurs de l'Université de Rochester pour développer une technologie pour modéliser les effets des maladies respiratoires sur le cerveau et tester des médicaments thérapeutiques pour prévenir et traiter les symptômes. L'année de référence est financée à hauteur de 2,4 millions de dollars avec deux années d'option qui, si elles sont entièrement financées, totaliseraient 7,1 millions de dollars.
Le projet utilisera des systèmes microphysiologiques (MPS) – ; petites puces dotées de membranes ultrafines supportant des réseaux 3D de cellules humaines, également connues sous le nom de « puces tissulaires » ; pour simuler une infection et un traitement in vitro. Ces puces de tissus incorporeront des modèles de poumons et de tissus cérébraux humains.
« Il s'agit d'une nouvelle étape vers une modélisation des maladies et la découverte de médicaments axées dès le début sur des systèmes plus complexes et pertinents pour l'homme », déclare le chercheur principal Benjamin Miller, professeur du doyen de dermatologie à Rochester avec des nominations conjointes en génie biomédical, biochimie et biophysique. , optique et science des matériaux.
Ces puces peuvent contribuer à accélérer l’ensemble du processus de découverte de médicaments. »
Benjamin Miller, Université de Rochester
Le projet s'appuie sur les travaux du centre translationnel des systèmes microphysiologiques de barrière (TraCe-bMPS) récemment créé à Rochester pour créer des outils de développement de médicaments qualifiés par la FDA pour étudier les fonctions de barrière du corps dans la lutte contre les maladies. Le centre a été créé plus tôt cette année grâce à une subvention de 7,5 millions de dollars des National Institutes of Health.
Le co-chercheur James McGrath, professeur William R. Kenan Jr. de génie biomédical et directeur de TraCe-bMPS, utilise des systèmes microphysiologiques pour étudier le mécanisme par lequel les facteurs inflammatoires peuvent pénétrer dans le cerveau par la circulation et provoquer des blessures. Le nouveau projet financé par BARDA reliera deux des puces modulaires et productibles en masse de McGrath, spécialisées pour imiter différents organes.
« Ce projet connectera cette puce 'cerveau' en amont d'une deuxième puce qui modélise une source commune de ces facteurs nocifs : le poumon infecté », explique McGrath. « Je suis ravi de travailler avec une équipe hautement interdisciplinaire de Rochester et avec BARDA pour développer ce qui sera un nouvel outil scientifiquement important. »
Comme pour le Long COVID, les virus courants tels que la grippe peuvent produire des symptômes chroniques tels que le brouillard cérébral, la fatigue et la douleur persistante. Le projet propose une nouvelle façon d’explorer la relation entre les poumons et le cerveau.
« Les voies respiratoires, avec leurs conduits cellulaires, humoraux et câblés vers le cerveau, constituent la première ligne de défense contre les menaces infectieuses émergentes provenant des retombées zoonotiques », déclare le co-chercheur Harris « Handy » Gelbard, directeur du Center for Découverte de la neurothérapeutique au centre médical de l'Université de Rochester. « Nous et nos collaborateurs, avec le soutien de l'Institut national sur le vieillissement, avons travaillé ces dernières années pour étudier ces mécanismes dans l'espoir d'appliquer des agents thérapeutiques pour améliorer les maladies neurologiques, en particulier chez les personnes âgées vulnérables à ces infections. Maintenant, avec une équipe de classe mondiale d'experts internes dans le développement de laboratoires sur puce, nous avons l'opportunité unique d'accélérer nos recherches sur une nouvelle puce poumon-cerveau.
David Dean, professeur de pédiatrie, de génie biomédical, de pharmacologie et de physiologie, a étudié les processus pathologiques conduisant au syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) dans l'espoir de développer de nouveaux traitements pour cette maladie dévastatrice.
« Pour étudier cela, nous avons dû utiliser des cellules cultivées dans les poumons, mais presque toujours, celles-ci sont cultivées et étudiées par elles-mêmes, ce qui est loin d'être comparable à la situation dans les poumons, où plus de 40 types de cellules différents coexistent et interagissent pour nous permettre vivre. C'est donc un modèle beaucoup trop simpliste », déclare Dean, co-enquêteur du projet. « À l'autre extrême, nous avons utilisé des modèles animaux pour tester des hypothèses et des médicaments en cours de développement, mais ces modèles sont très difficiles à contrôler et à comprendre car il se passe tellement de choses différentes, et il est difficile d'attribuer une réponse à un problème. voie unique, conduisant à un système presque trop compliqué. »
Il affirme que la nouvelle approche est une solution gagnant-gagnant qui permettra aux chercheurs d’imiter des interactions complexes entre les types de cellules clés du poumon, mais de manière contrôlée.
David Topham, professeur Marie Curran Wilson et Joseph Chamberlain Wilson de microbiologie et d'immunologie et directeur de l'Institut d'immunologie translationnelle et des maladies infectieuses, servira également de co-chercheur et Hani Awad, professeur émérite Donald et Mary Clark en orthopédie et professeur de génie biomédical, agira à titre de consultant. L’équipe travaillera avec les sociétés dérivées de l’Université de Rochester, Phlotonics, pour réaliser des instruments à moyen débit, et SIMPore, pour développer les puces.
Le projet durera trois ans et, d'ici la fin de la première année, l'équipe vise à relier les systèmes de puces tissulaires aux cellules immunitaires, à démontrer qu'ils peuvent infecter la puce pulmonaire avec la grippe et à observer une réponse inflammatoire dans la puce cérébrale. Ce projet a été soutenu en tout ou en partie par des fonds fédéraux du ministère de la Santé et des Services sociaux ; Administration pour la préparation et la réponse stratégiques ; Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA), sous le numéro de contrat 75A50124C00040.
Les élus expriment leur soutien au développement de technologies innovantes
Le sénateur américain Charles Schumer : « Je suis ravi de voir nos chercheurs mener la charge en matière d'innovation médicale révolutionnaire avec cette subvention substantielle de 7,1 millions de dollars du ministère de la Santé et des Services sociaux. Cet investissement en dit long sur la recherche de classe mondiale qui se déroule ici même à Rochester. imitant les tissus cérébraux et pulmonaires, nos scientifiques inventent de nouvelles façons de comprendre et de combattre les maladies respiratoires et leur impact sur le cerveau. Cette recherche de pointe a le potentiel de révolutionner notre approche du traitement de ces maladies, ouvrant la voie à des thérapies et à des thérapies plus efficaces. en fin de compte, je reste déterminé à plaider en faveur d'un soutien fédéral solide aux progrès scientifiques susceptibles de changer l'avenir des soins de santé et d'améliorer les résultats en matière de santé publique pour tous.
La sénatrice américaine Kirsten Gillibrand : « Les chercheurs de l'Université de Rochester mènent la charge en matière de modélisation des maladies et de découverte de médicaments. Ce contrat de 7,1 millions de dollars du HHS aidera les chercheurs de l'Université de Rochester à développer la technologie la plus avancée pour modéliser les effets des maladies respiratoires et trouver des moyens de prévenir et de traiter les symptômes. . Je continuerai à me battre pour obtenir des ressources fédérales afin de soutenir le travail innovant des chercheurs de l'Université de Rochester.
Le député Joe Morelle : « L'Université de Rochester continue de stimuler la recherche, l'innovation et le progrès scientifique révolutionnaires dans le monde de la médecine. Cette importante récompense fédérale est une preuve supplémentaire de son leadership et de son potentiel illimité. Je félicite son équipe de chercheurs pour ses réalisations exceptionnelles qui changeront le monde. façon dont nous combattons les maladies.