La percée de l'ARNm pourrait permettre le développement de traitements personnalisés pour le cancer et les défauts génétiques: une équipe polonaise de scientifiques nommée pour le Prix de l'inventeur européen 2018.
- La condition préalable à une médecine entièrement personnalisée avec une efficacité maximale est de proposer des thérapies adaptées aux patients individuels et à leurs maladies spécifiques, également au niveau cellulaire.
C'est l'objectif des scientifiques polonais: Jacek Jemielity, Joanna Kowalska, Edward Darżynkiewicz et leur équipe.
Ils ont développé une extrémité durable, plus efficace et facile à produire de la molécule d'ARNm - la soi-disant cap, qui ordonne à la cellule de produire des protéines spécifiques.
La technique proposée par les scientifiques nous permet de réfléchir à des solutions médicales qui corrigent le système d'information génétique du corps sans modifier directement l'ADN du patient.
Pour leurs réalisations, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz et une équipe de scientifiques de l'Université de Varsovie ont été nominés pour la finale du Prix de l'inventeur européen 2018 dans la catégorie "Recherche". Les lauréats du prix EPO de cette année seront annoncés lors d'une cérémonie qui aura lieu le 7 juin à Paris.
"Le concept proposé par les scientifiques polonais pourrait étendre l'utilisation de la médecine personnalisée basée sur la biologie moléculaire", a déclaré Benoît Battistelli, président de l'OEB. "Cette invention reflète comment la recherche médicale européenne contribue à créer de nouveaux concepts pour le traitement du cancer et d'autres maladies mortelles qui pourraient potentiellement bénéficier à des millions de personnes."
Une expérience personnelle qui a contribué au développement de la médecine personnalisée
Pour Jacek Jemielity, qui travaille en chimie bioorganique à l'Université de Varsovie, la question du développement de nouvelles méthodes de traitement de maladies telles que le cancer était d'une importance particulière.
Alors que son équipe recherchait le développement d'un ARNm modifié chimiquement plus stable comme vecteur de médicament, sa fille a développé une leucémie.
«J'ai passé beaucoup de temps à l'hôpital où j'ai vu de nombreux enfants se battre pour leur vie», raconte Jemielity. "Sa maladie était une motivation extrêmement importante pour mon travail."
Et bien que la fille du scientifique se soit complètement rétablie, plus de 10 millions de nouveaux cas de diverses formes de cancer sont diagnostiqués chaque année.
Le cancer, sous toutes ses formes, est la deuxième cause de décès dans le monde. Les traitements standard tels que la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie font des progrès significatifs.
Cependant, le fait que, selon les estimations, deux personnes sur cinq puissent développer un cancer tout au long de leur vie, ainsi que les coûts financiers énormes qui en résultent et l'impact sur la vie des patients, ont fait de la recherche de nouveaux concepts de traitement du cancer une priorité médicale.
Une direction de traitement prometteuse est le domaine de la médecine personnalisée, offrant des thérapies basées sur l'ADN du patient.
L'objectif est de comprendre la cause génétique de la maladie, soit en localisant les zones d'ADN qui ont conduit à son développement, soit en trouvant la mutation génétique responsable de la croissance anormale des cellules typiques du cancer.
Un nouveau concept de modification de l'ARNm
L'ADN humain contient environ 20 000 gènes qui contiennent des instructions pour fabriquer des protéines, des enzymes et d'autres particules qui composent le corps.
Cependant, apporter des modifications à l'ADN est si coûteux, difficile et risqué qu'à ce jour, peu de thérapies géniques ont été approuvées.
Ils sont principalement basés sur des rétrovirus modifiés qui peuvent passer à travers les mécanismes de défense cellulaire et introduire de nouvelles informations directement dans le noyau cellulaire.
Une approche beaucoup moins invasive consiste à se concentrer sur la manière dont les informations écrites dans l'ADN sont transférées aux ribosomes de la cellule, où sont exécutées les commandes de production de protéines codées dans l'ADN.
Les molécules appelées ARN messager (ARNm) sont responsables de la transmission de ces informations. Il est de nature de courte durée, de sorte que les enzymes et les protéines humaines ont généralement dégradé tout ARNm inséré extérieurement modifié avant qu'il ne communique l'effet thérapeutique prévu au ribosome.
S'appuyant sur une recherche commencée quatre décennies plus tôt, Jemielity et son équipe ont proposé une approche différente, en se concentrant sur les structures délicates à la fin de chaque molécule d'ARNm, connue sous le nom de capuchon 5 '. «La structure du capuchon est très importante pour le métabolisme de l'ARNm, car sans elle, l'ARNm se décompose très rapidement et ne peut pas remplir ses fonctions. Le capuchon protège donc l'ARNm de la dégradation ».
L'équipe de recherche a changé l'un des quelque 80 000 atomes d'une molécule d'ARNm typique en remplaçant l'atome d'oxygène par un atome de soufre. Un capuchon d'ARNm synthétique a été créé de cette manière.
L'invention brevetée - appelée Beta-S-ARCA - a conduit à la création d'un ARNm stable, cinq fois plus efficace et trois fois plus stable dans la cellule qu'une molécule naturelle, ouvrant la voie au développement de thérapies à base d'ARNm.
Du laboratoire au marché
Après le lancement du processus de brevet européen en 2008, l'équipe a formé un partenariat avec BioNTech de l'Université de Mayence (Allemagne), spécialisée dans les thérapies géniques.
Les premiers essais cliniques utilisant des coiffes d'ARNm développées par l'équipe UW ont commencé deux ans plus tard. En 2013, BioNTech a accordé une licence de technologie d'ARNm stable aux plus importantes sociétés pharmaceutiques, dont la société française Sanofi S.A. et Genetech Inc.
En juillet 2017, BioNTech a publié les résultats prometteurs des premiers essais sur l'homme d'un vaccin anticancéreux personnalisé à base d'ARNm utilisant des capsules développées par Jemielity et son équipe.
Huit des 13 participants à l'étude qui ont eu des récidives de mélanome régressives n'avaient pas de cellules cancéreuses au cours des 23 mois de l'étude.
En revanche, l'une des cinq autres personnes qui ont développé de nouvelles tumeurs a montré un rétrécissement de la tumeur.
Le vaccin à l'étude, qui peut également être adapté pour traiter d'autres types de cancer, est basé sur le séquençage de l'ADN de la tumeur du patient et sa comparaison avec celui du tissu normal.
Une fois la mutation identifiée, de l'ARNm artificiellement modifié est injecté dans le corps du patient, permettant au système immunitaire de détecter et de détruire les cellules cancéreuses.
BionTech prévoit de tester cette technologie en conjonction avec un médicament anticancéreux appelé Tecentriq.
Équipe de recherche
Déjà dans les années 1980, les employés de l'Université de Varsovie étaient bien en avance sur leurs collègues chargés de la stabilisation de l'ARNm, bien avant que cela ne soit considéré comme un élément structurel qui pourrait potentiellement être utilisé dans des thérapies vitales.
Edward Darżynkiewicz, un membre expérimenté de l'équipe, a obtenu sa maîtrise en 1970 et a soutenu sa thèse de doctorat en chimie organique à l'Université de Varsovie en 1976, et à partir de 2009, il a travaillé à l'Université de Varsovie en tant que professeur ordinaire de physique.
Il dirige le laboratoire d'expression génique du département de physique de l'Université de Varsovie et le laboratoire interdisciplinaire de biologie moléculaire et de biophysique au Centre des nouvelles technologies de l'Université de Varsovie.
En 2015, il a reçu la médaille de Leon Marchlewski pour ses réalisations extraordinaires en biochimie et biophysique. Il est co-auteur de 208 publications scientifiques, trois brevets européens et un brevet américain.
Jacek Jemielity travaille également au Centre des nouvelles technologies de l'Université de Varsovie en tant que professeur de chimie organique depuis 2013 et y dirige actuellement le laboratoire de chimie organique.
Il est l'auteur de trois brevets européens et de près de 100 publications scientifiques. Pour ses réalisations scientifiques, il a reçu le Prix du recteur de l'Université de Varsovie et le Prix de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie.
Joanna Kowalska est professeure adjointe à la Faculté de physique, Département de biophysique, Université de Varsovie depuis 2011. Actuellement, il est également chef de projet.
Mme Joanna est l'auteur de plus de 50 articles scientifiques et de trois brevets européens. Elle a reçu le prix du deuxième diplôme du recteur de l'Université de Varsovie, le prix de la faculté de physique de l'Université de Varsovie et le prix du Prof. Pieńkowski.
En 2018, Jemielity, Kowalska, Darżynkiewicz et leur équipe ont également été récompensés pour leurs inventions par le prix économique du président de la Pologne dans la catégorie «Recherche et développement».
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