Les structures injectables et auto-assemblantes «peuvent combattre le cancer»

Selon un projet commun des chercheurs de Harvard à l'Institut Wyss, une injection non chirurgicale de «biomatériau programmable», capable de s'assembler spontanément en une structure 3D à l'intérieur d'un organisme vivant, pourrait combattre et prévenir le cancer et d'autres maladies graves. pour l'ingénierie biologiquement inspirée et l'École d'ingénierie et des sciences appliquées, à Cambridge, MA.
Des tiges de silice mésoporeuses s'assemblent spontanément pour former un échafaudage 3D poreux. L'échafaudage 3D comporte de nombreux recoins et est suffisamment grand pour contenir des dizaines de millions de cellules immunitaires recrutées.
Crédit d'image: Institut Wyss à l'Université Harvard

Les équipes de Harvard étudient l’utilisation de bâtonnets biodégradables, appelés barreaux de silice mésoporeux, pour administrer des médicaments par injection. Lorsque les médicaments atteignent le site de vaccination, ils se rassemblent spontanément dans un échafaudage 3D, de manière à ce que les chercheurs comparent la méthode à verser une boîte d’allumettes dans une pile sur une table.

Des dizaines de millions de cellules dendritiques envahissent la structure et s’installent dans les coins et recoins de l’échafaud MSR. Ces cellules "de surveillance" surveillent le corps - lorsqu'une présence nuisible est détectée, elles déclenchent une réponse immunitaire.

"Nous pouvons créer des structures 3D en utilisant une administration mini-invasive pour enrichir et activer les cellules immunitaires d'un hôte afin de cibler et d'attaquer les cellules nocives in vivo", explique David Mooney, auteur principal de l'étude. P. Pinkas Professeur de bioingénierie à l'Ecole d'ingénieurs et de sciences appliquées de Harvard.

L'étude est la première à utiliser des échafaudages de silice mésoporeux pour recruter des cellules immunitaires

Jaeyun Kim, Ph.D., co-auteur principal, professeur adjoint de génie chimique à l'Université Sungkyunkwan et ancien boursier postdoctoral de l'Institut Wyss, explique:

"Des particules de silice mésoporeuses de taille nanométrique ont déjà été établies pour manipuler des cellules individuelles de l’intérieur, mais c’est la première fois que des particules plus grosses, de taille micrométrique, sont utilisées pour créer un échafaudage 3D in vivo capable de recruter et attirer des dizaines de millions de cellules immunitaires. "

Lorsque les RSM sont construits en laboratoire, les bâtonnets sont construits avec de nombreux petits trous - les «nanopores» - qui peuvent être chargés de médicaments au besoin pour combattre les infections. Lorsque les cellules dendritiques sont recrutées du corps à l'échafaud, les médicaments contenus dans les nanopores sont libérés, ce qui déclenche une réponse immunitaire dans les cellules dendritiques.

Une fois activées dans une réponse immunitaire, les cellules dendritiques quittent l'échafaud et se dirigent vers les ganglions lymphatiques, où elles dirigent le système immunitaire pour qu'il attaque des cellules spécifiques, telles que les cellules cancéreuses. Pendant ce temps, la structure MSR se biodégrade et se dissout naturellement.

"Bien que nous nous concentrions en ce moment sur le développement d’un vaccin anticancéreux, nous pourrions à l’avenir manipuler les types de cellules dendritiques ou d’autres types de cellules immunitaires recrutés dans l’échafaudage 3D en utilisant différents types de cytokines libérées par les RSM. "Aileen Li, co-auteure principale, une étudiante diplômée poursuivant son doctorat en bioingénierie à Harvard SEAS.

"En ajustant les propriétés de surface et la taille des pores des RSM, et donc en contrôlant l'introduction et la libération de diverses protéines et médicaments, nous pouvons manipuler le système immunitaire pour traiter plusieurs maladies", ajoute Li.

Le vaccin 3D est «très efficace» dans les essais sur les souris

Ce nouveau vaccin MSR a été testé sur des souris et s'est avéré "très efficace", selon les auteurs, qui publient leurs résultats dans la revue. Nature Biotechnologie.

Les chercheurs pensent que les vaccins pourraient être largement disponibles et déployés rapidement pour faire face aux épidémies, car ils peuvent être facilement et rapidement fabriqués.

En plus de lutter contre les infections et certains types de cellules, le vaccin 3D peut également constituer un traitement préventif efficace, car le même mécanisme de déclenchement de la réponse immunitaire pourrait être utilisé pour renforcer la résistance immunitaire avant une infection.

Dr. Donald Ingber, PhD, directeur fondateur de Wyss Institute et professeur de bioingénierie à Harvard SEAS, déclare:

«Les immunothérapies injectables qui utilisent des biomatériaux programmables comme vecteur puissant de traitement ciblé et de soins préventifs pourraient aider à combattre toute une gamme d’infections mortelles, y compris des maladies mortelles communes comme le VIH et Ebola, ainsi que le cancer.

Ces vaccins 3D injectables offrent un moyen peu invasif et évolutif de délivrer des thérapies qui fonctionnent en imitant la puissante réponse immunitaire de l'organisme dans des maladies qui étaient auparavant capables de contourner la détection immunitaire. "

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