Une équipe scientifique soutenue par les National Institutes of Health a créé un minuscule modèle 3D de bio-ingénierie qui imite la biologie de la polyneuropathie démyélinisante inflammatoire chronique et de la neuropathie motrice multifocale, une paire de maladies neuromusculaires rares et dévastatrices. Les chercheurs ont utilisé le modèle d’organe sur puce, ou « puce tissulaire », pour montrer comment un médicament pourrait potentiellement traiter les maladies. Ils ont fourni des données précliniques clés à une société pharmaceutique à soumettre à la Food and Drug Administration des États-Unis pour obtenir l’autorisation de tester dans un essai clinique.
Ce travail fournit l’un des premiers exemples de scientifiques utilisant principalement des données de puces tissulaires pour une demande de nouveau médicament expérimental de la FDA afin de tester l’efficacité d’un médicament candidat chez des personnes atteintes de maladies rares. La société pharmaceutique Sanofi a commencé à recruter des participants pour un essai clinique de phase 2 en avril 2021. Le médicament a déjà été testé pour sa sécurité et approuvé par la FDA pour une indication différente.
La recherche sur les puces tissulaires a été dirigée par Hesperos, Inc., une société basée à Orlando partiellement financée par une subvention de recherche sur l’innovation des petites entreprises du National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS) des NIH. Cette étude pourrait ouvrir la porte à l’étude et au développement de nouvelles thérapies pour d’autres maladies rares en établissant une nouvelle voie de réorientation des médicaments existants pour les maladies rares. La plupart des 7 000 maladies rares connues n’ont pas de traitement efficace. Les chercheurs manquent souvent de modèles animaux pour étudier la biologie des maladies rares et tester des médicaments potentiels.
Cela marque une étape importante dans l’évolution de l’utilisation des puces tissulaires. Nous savons que les sociétés pharmaceutiques utilisent des puces tissulaires à l’interne. La soumission de données aux agences de réglementation générées à partir de plates-formes de puces tissulaires est un puissant indicateur de leur promesse croissante. »
Lucie Low, Ph.D., responsable du programme scientifique pour l’initiative NCATS Tissue Chip for Drug Screening
James Hickman, Ph.D., scientifique en chef chez Hesperos, et ses collègues ont décrit le développement du modèle et leurs résultats de recherche dans Thérapeutique avancée. Dans ces maladies, le système immunitaire fabrique des protéines appelées anticorps qui endommagent les cellules nerveuses et ralentissent la transmission des messages du cerveau aux muscles. Cela peut rendre difficile pour les gens de bouger leurs bras, leurs mains et leurs jambes. Les traitements actuels peuvent aider, mais sont souvent incohérents.
Les chercheurs ont développé un modèle de puce tissulaire composé de deux types de cellules : les motoneurones et les cellules de Schwann. Les motoneurones transmettent des messages du cerveau aux muscles. Les cellules de Schwann aident les signaux à se déplacer plus rapidement. Le modèle pourrait imiter les caractéristiques fonctionnelles des maladies, permettant aux scientifiques de voir comment un médicament agissait en déterminant si les messages du cerveau aux muscles ralentissaient ou non.
Les chercheurs ont montré que l’exposition des cellules au sérum sanguin de personnes atteintes de ces maladies rares provoquait une pluie d’anticorps du système immunitaire contre les cellules. Cela a rendu les signaux des motoneurones plus lents. Après un traitement avec TNT005, un médicament qui bloque la réaction du système immunitaire, les cellules et la vitesse des messages sont revenues à la normale.
« Nous sommes convaincus que notre système peut reproduire ce qui arrive à un patient, y compris les symptômes de la maladie et la progression de la maladie », a déclaré Hickman. « Il est important de créer des modèles de patients fonctionnellement pertinents qui imiteront ce qui est observé dans les essais cliniques. »
Environ 90 % des thérapies prometteuses échouent dans les essais cliniques parce que les modèles animaux utilisés dans les essais précliniques ne permettent pas de prédire comment les gens réagiront. Pour améliorer ce taux de réussite et aider à fournir plus de traitements aux personnes qui ont peu d’options, les scientifiques explorent les utilisations des puces tissulaires. Conçues pour soutenir les tissus et cellules humains vivants, les puces tissulaires imitent la structure et la fonction des organes et systèmes humains, tels que les poumons, le cœur et le foie. Les chercheurs étudient leurs utilisations dans de nombreux domaines, notamment pour tester l’innocuité et l’efficacité de médicaments candidats et modéliser des maladies.
Les utilisations cliniques potentielles des données des puces tissulaires se multiplient. Récemment, une équipe de recherche soutenue par les NIH à l’Institut Wyss de l’Université de Harvard a rapporté avoir utilisé un modèle de puce tissulaire pour générer des données sur l’efficacité d’un médicament réutilisé pour traiter les lésions pulmonaires causées par l’infection au COVID-19. Dans le cadre du programme Clinical Trials on a Chip financé par le NCATS, plusieurs projets examinent comment les données des puces tissulaires peuvent aider les chercheurs à concevoir des essais cliniques plus utiles. Cela pourrait inclure l’utilisation de ces données pour prédire quels patients d’un essai sont les plus susceptibles de répondre à un traitement.
« La création d’une plate-forme capable de prédire les réponses humaines à un médicament dans une maladie rare pourrait ouvrir de nouvelles opportunités passionnantes dans le domaine de la recherche », a déclaré Low. « Si des données sur les puces tissulaires peuvent être générées pour éclairer les décisions prises avant les premiers essais sur l’homme, cela pourrait réduire les risques pour les populations vulnérables. »
