Dans cette interview, nous approfondissons le monde pionnier de la xénotransplantation et le paysage évolutif de l’édition génétique, avec le Dr Wenning Qin, vice-président principal de l’innovation et du développement de processus chez eGenesis. S’appuyant sur sa vaste expérience, le Dr Qin partage son point de vue sur les défis, les opportunités et l’avenir de la xénotransplantation.
Sommaire
Merci de vous présenter et de nous parler de votre parcours.
Je m’appelle Wenning Qin, vice-président directeur de l’innovation et du développement de processus chez eGenesis. J’ai rejoint eGenesis en 2017 et, auparavant, j’ai travaillé pour plusieurs autres sociétés pharmaceutiques, dont Pfizer Inc. et Biogen Inc. De formation, je suis biologiste moléculaire. Au cours de ma carrière, je me suis concentré sur l’ingénierie du génome.
Comment le paysage de l’édition génétique a-t-il évolué au cours de votre carrière, et quelles technologies ou tendances émergentes trouvez-vous particulièrement prometteuses pour les recherches et applications futures ?
Dans les années 1980, le Dr Mario Capecchi, Sir Martin Evans et le Dr Oliver Smithies ont inventé la technologie conventionnelle de ciblage génique, utilisant le mécanisme de recombinaison homologue endogène pour cibler un locus spécifique du génome.
Grâce à cette technologie, les scientifiques peuvent modifier des cellules souches embryonnaires de souris et transformer ces cellules en souris. Cependant, le ciblage génétique conventionnel est laborieux et son efficacité est très faible. Il est également très difficile de travailler avec d’autres espèces lorsqu’il n’existe aucune lignée de cellules souches embryonnaires.
La nucléase à doigt de zinc et le TALEN ont ensuite été inventés, qui visent une efficacité beaucoup plus élevée. La limite réside toutefois dans le fait que ces deux technologies sont lourdes à utiliser et n’ont jamais été populaires parmi la communauté des chercheurs.
En 2012, les Drs. Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doudna ont découvert CRISPR/Cas9 comme outil d’édition génétique. CRISPR permet non seulement de cibler avec précision un locus génomique, mais il est simple à utiliser et très efficace. L’évolution future de la technologie portera sur la réduction des effets hors cible, la délivrance d’une charge utile plus importante dans les cellules et un ciblage plus efficace dans le génome des mammifères.
Pouvez-vous donner un aperçu de vos recherches récentes sur la conception et les tests d’un donneur porcin humanisé pour la xénotransplantation, et qu’est-ce qui vous a inspiré à poursuivre ce domaine d’étude ?
La xénotransplantation n’est pas une idée récente. Les médecins et les scientifiques ont tenté des transplantations entre espèces dès le XVIIe siècle. En raison des 80 millions d’années d’évolution séparant les porcs des humains, les organes porcins sont considérés comme étrangers par les receveurs humains. Pour améliorer la compatibilité des organes porcins avec le receveur humain, il y a beaucoup d’« humanisation » à faire.
Avec l’avènement de CRISPR/Cas9 comme outil d’édition génétique en 2012, nous sommes désormais en mesure d’éditer le génome porcin et d’améliorer les compatibilités des donneurs porcins. Dans notre Nature Dans cet article, nous avons détaillé certaines de ces incompatibilités moléculaires, décrit comment nous avons créé un donneur porcin humanisé pour résoudre ces incompatibilités et fourni des données montrant la fonction vitale à long terme de ces reins humanisés lorsqu’ils sont transplantés chez des singes cynomolgus.
Rien qu’aux États-Unis, plus de 100 000 patients sont actuellement inscrits sur la liste d’attente pour un organe. Cependant, seulement 30 000 greffes environ sont réalisées chaque année. Chaque jour, 17 patients meurent en attendant un organe.
L’étude de preuve de principe rapportée dans Nature nous rapproche des études cliniques impliquant la transplantation rénale porcine pour résoudre la crise mondiale de pénurie d’organes.
Crédit d’image : David Tadevosian/Shutterstock.com
Quels défis ou limites spécifiques dans le domaine de la xénotransplantation vouliez-vous résoudre avec ce projet de recherche ?
Au fil des années, divers donneurs porcins ont été conçus. Cependant, ils ne sont pas prêts pour une utilisation clinique pour diverses raisons. Dans notre étude, nous avons créé un donneur porcin prêt pour les tests cliniques. Nous avons abordé la taille des organes, les compatibilités moléculaires et le risque de zoonose.
Et en plus de cela, nous avons obtenu la preuve de principe selon laquelle un rein modifié assurait une fonction vitale à long terme dans le modèle de primate non humain. Cette étude de preuve de principe nous rapproche des essais cliniques de xénotransplantation rénale porcine chez l’homme.
Le résumé de vos recherches récentes mentionne que le donneur porcin a été modifié avec 69 modifications génomiques. Pourriez-vous détailler certaines des principales modifications génétiques apportées et leur importance dans la promotion de la compatibilité avec les receveurs humains ?
Sur la base des données accumulées par la communauté de la xénotransplantation au fil des ans, nous avons choisi d’incorporer 69 modifications génomiques chez le donneur porcin. Ces 69 modifications génomiques peuvent être regroupées en 3 ensembles.
Le premier ensemble comprend 8 modifications, désactivant 4 gènes essentiels à la synthèse de 3 antigènes de sucre recouvrant normalement la surface des cellules de porc ; le deuxième ensemble comprend l’insertion de 7 gènes humains dans un site génomique sûr et l’expression de ces gènes à partir du génome porcin. Chacun de ces 7 gènes remplit une fonction spécifique, notamment protéger les cellules porcines contre les attaques du système immunitaire des primates, maintenir la circulation sanguine et transporter l’oxygène et les nutriments vers l’organe, et empêcher les cellules d’entrer dans une mort cellulaire programmée ; le troisième et dernier groupe de modifications inactive les 59 copies du rétrovirus endogène porcin pour atténuer le risque de transmission virale des porcs aux humains.
Collectivement, ces modifications visent à prévenir le rejet de l’organe porcin par le système immunitaire des primates et à réduire le risque de zoonose.
Crédit d’image : vchal/Shutterstock.com
Pourriez-vous discuter de l’importance des résultats en termes de progrès vers des essais cliniques de greffes rénales porcines génétiquement modifiées pour la transplantation humaine ?
Les données présentées dans cette étude montrent que le rein porcin modifié est sûr et efficace lorsqu’il est transplanté chez un primate non humain. Ces données nous rapprochent des tests cliniques de reins de porc compatibles avec la transplantation humaine.
Comment envisagez-vous l’avenir de la xénotransplantation et l’impact potentiel de vos recherches sur la résolution de la crise de pénurie d’organes pour la transplantation humaine ?
La xénotransplantation peut offrir de l’espoir aux personnes ayant besoin d’une greffe d’organe. En outre, l’un des avantages de la xénotransplantation, par rapport à l’allotransplantation, est la possibilité de modifier génétiquement un organe d’un donneur. Par conséquent, pour favoriser la survie du greffon, le fardeau peut être déplacé d’un régime de suppression immunitaire lourde administré au receveur à un greffon plus optimal provenant d’un donneur porcin génétiquement modifié.
Nous avons actuellement plusieurs programmes en cours, notamment la perfusion extracorporelle du foie, la transplantation cardiaque chez les enfants et les adultes et la transplantation rénale. Nous générerons des données et travaillerons avec l’agence pour faire passer ces programmes aux tests sur l’homme.
Quelles sont les prochaines étapes de votre recherche et y a-t-il des défis ou des domaines d’intérêt spécifiques que vous envisagez d’explorer davantage dans le contexte de la xénotransplantation ?
Nous continuerons d’améliorer et de faire évoluer la prochaine itération du donneur porcin. Ceux-ci peuvent inclure des gènes humains bénéfiques supplémentaires et un donneur porcin présentant une caractéristique de tolérance immunitaire.
Pourriez-vous expliquer les considérations éthiques ou réglementaires associées à la recherche sur la xénotransplantation, en particulier dans le contexte de l’évolution vers des essais cliniques avec des greffes rénales porcines génétiquement modifiées ?
Assurer le bien-être de nos donneurs porcins et la sécurité de nos patients seront toujours notre priorité absolue. La pénurie d’organes est une crise mondiale des soins de santé qui continue de s’aggraver. La transplantation d’organes entre espèces reste la solution la plus prometteuse pour sauver la vie des patients présentant une défaillance d’organe.
La collaboration semble cruciale dans une recherche aussi complexe et révolutionnaire. Pouvez-vous décrire le caractère multidisciplinaire de votre équipe et les contributions des différents experts pour faire de ce projet un succès ?
Pour faire d’un projet d’une telle envergure un succès, nous avons réuni des experts en la matière dans plusieurs domaines issus de 5 institutions (MGH, Duke, UM Madison, Harvard et eGenesis) qui croient en la mission et travaillent pour faire bouger les choses :
- Visionnaires : membres de l’équipe qui envisagent un monde où l’approvisionnement en organes ne manque pas et sont déterminés à en faire une réalité médicale.
- Biologie synthétique : membres d’une équipe qui assemblent une grande charge utile transportant plusieurs transgènes humains.
- Édition génétique : membres de l’équipe qui comprennent le génie génétique et réalisent ces modifications génomiques.
- Clonage de donneurs porcins : des membres de l’équipe qui aiment travailler avec les animaux et sont experts en clonage porcin.
- Séquençage de nouvelle génération (NGS) : membres de l’équipe qui comprennent les différentes plates-formes de séquençage et utilisent ces plates-formes pour faire la lumière sur le génome et sur l’impact de l’édition génétique sur celui-ci.
- Biologie computationnelle : membres de l’équipe qui donnent un sens aux données de séquençage et fournissent des informations sur le génome modifié.
- Bioimagerie : des membres de l’équipe qui aiment les couleurs et sont passionnés par l’IHC.
- Pathologie : membres de l’équipe qui examinent et interprètent les rapports de pathologie.
- Immunologie : membres de l’équipe qui comprennent les cellules T, les cellules B, l’immunité innée et la biologie des transplantations ainsi que le rôle qu’elles jouent dans la promotion de la survie des organes.
- Transplantation rénale : membres de l’équipe qui effectuent des allotransplantations sauvant des vies et des xénotransplantations porcines vers NHP dans le but de sauver davantage de vies dans un avenir proche.
- Soins aux animaux : des membres de l’équipe qui aiment et prennent soin des animaux.
- Gestion de projet : membres de l’équipe qui organisent des réunions, collectent et analysent les données.
Nous avons eu la chance de pouvoir réunir une équipe de personnes passionnées par la science, incroyablement motivées et extrêmement productives. Nous comprenons tous qu’il s’agit d’une opportunité unique de mener des recherches scientifiques révolutionnaires et percutantes et sommes fiers de contribuer à faire progresser ce domaine plus près des études cliniques sur l’homme.
Quels applications et avantages potentiels voyez-vous pour votre recherche au-delà de la xénotransplantation, dans des domaines tels que la régénération d’organes ou d’autres domaines médicaux ?
Notre rapport pourrait être une étude de cas sur la puissance de l’édition génétique médiée par CRISPR/Cas9. Il peut constituer une référence pour la thérapie génique, la thérapie cellulaire, l’ingénierie des organes et l’ingénierie du génome des grands animaux. Dans cette étude, nous avons utilisé la jonction d’extrémités non homologues (NHEJ) médiée par CRISPR/Cas9 pour modifier simultanément 59 locus génomiques et inactiver 59 copies du rétrovirus endogène porcin.
De plus, nous avons utilisé la réparation dirigée par homologie (HDR) médiée par CRISPR/Cas9 pour insérer une aire d’atterrissage dans un site de sphère de sécurité génomique. Pour parvenir à l’expression de plusieurs transgènes, nous avons eu recours à une conception polycistronique et avons pu parvenir à l’expression des sept transgènes humains.
C’est également une vitrine de la puissance du séquençage de nouvelle génération (NGS). Compte tenu du nombre relativement important de modifications génomiques, on peut s’attendre à un impact hors cible sur le génome. Nous avons utilisé une suite de technologies, notamment le séquençage à lecture longue et le séquençage direct de l’ARN, pour interroger les cellules et les porcs et nous assurer qu’à chaque étape du processus, nous savons ce que nous avons.
C’est un témoignage de ce que nous pouvons accomplir lorsque nous formons une équipe, croyant en la mission et atteignant les objectifs.
Où les lecteurs peuvent-ils trouver plus d’informations ?
À propos de Wenning Qin, Ph.D.
Le Dr Wenning Qin est vice-président principal, innovation et développement de processus chez eGenesis. Dans son rôle actuel, elle est responsable de la stratégie globale d’ingénierie du génome et de développement de processus pour eGenesis. Le Dr Qin est titulaire d’un baccalauréat en santé publique et d’une maîtrise en physiologie cardiovasculaire de l’Université médicale de Tongji, ainsi que d’un doctorat. en pharmacologie cardiovasculaire de la Southern Illinois University.
Elle a complété une formation postdoctorale en régulation transcriptionnelle de l’expression des gènes à la faculté de médecine de l’Université Washington à St. Louis. Elle possède plus de 25 ans d’expérience dans l’édition génétique et la direction scientifique de Monsanto Life Sciences, Pharmacia Corporation, Pfizer Inc., Biogen Inc. et du laboratoire Jackson.
De nombreux programmes gérés par le Dr Qin et auxquels il a contribué – dans les domaines de l’oncologie, des neurosciences et des maladies cardiovasculaires – ont progressé vers l’IND et l’approbation. Tout au long de sa carrière, le Dr Qin s’est spécialisée dans l’édition du génome d’organismes modèles, notamment des modèles de rongeurs et de porcins, en utilisant la biologie synthétique, le ciblage génétique conventionnel ainsi que la technologie d’édition du génome CRISPR-Cas9.
