Les scientifiques de Duke, du MIT et de Stanford développent une technologie d’ARN qui pourrait améliorer les thérapies géniques

“Il s’agit de rendre les traitements plus intelligents et plus programmables”, a déclaré Jonathan S. Gutenberg, un scientifique du McGovern Institute du MIT qui a développé la technologie avec son collègue McGovern Omar O. Abudayyeh et Fei Chen du Broad Institute du MIT et de Harvard.

Comme pour de nombreuses nouvelles biotechnologies, l’invention a déjà commencé à attirer l’attention des investisseurs. Les trois groupes déposent des brevets pour des versions similaires de la technologie. Et chaque équipe a laissé entendre que les capteurs d’ARN pourraient bientôt se retrouver dans les startups biotechnologiques existantes ou émergentes.

L’une des limites des thérapies expérimentales à base d’ARN messager est qu’elles sont actives dans toutes les cellules dans lesquelles elles peuvent pénétrer. Mais si, par exemple, une thérapie par ARNm porte les instructions d’une protéine toxique tuant le cancer, elle peut se décomposer en dehors d’une tumeur. L’incorporation de capteurs d’ARN dans les traitements pourrait les désactiver jusqu’à ce que le moment soit venu, a déclaré Chen.

Fei Chen, chercheur au Broad Institute du MIT et de Harvard, est ravi de voir ce que d’autres scientifiques font avec la technologie de détection d’ARN qu’il a contribué à développer.Casey Atkins/Casey Atkins Photographie

La technologie est basée sur l’utilisation d’une enzyme naturelle appelée ADAR, qui peut changer une lettre du code génétique d’un brin d’ARN en une autre. Plusieurs sociétés de biotechnologie, dont les sociétés de Cambridge EdiGene, Korro Bio et Wave Life Sciences, en sont aux premiers stades du développement de thérapies qui détournent et reprogramment l’enzyme pour traiter les maladies génétiques en éditant l’ARN.

La technologie du capteur ARN est également basée sur la capacité d’édition d’ADAR, mais avec un objectif différent : convertir l’équivalent génétique d’un feu rouge en feu vert.

Les capteurs sont des molécules d’ARN synthétiques conçues pour s’apparier avec des brins d’ARN naturels trouvés uniquement dans certains types de cellules ou dans certains états pathologiques. Les molécules naturelles et synthétiques s’emboîtent presque parfaitement, à l’exception d’un code légèrement incompatible auquel ADAR ne peut résister à la fixation. Lorsque l’enzyme entre et la modifie, le gène transforme la lumière rouge en lumière verte.

“Vous bloquez quelque chose jusqu’à ce que vous ayez les bonnes conditions pour le déverrouiller ou le déverrouiller”, a déclaré Gootenberg. “Il ne s’ouvrira que là où nous le voulons.”

Abudayyeh a déclaré que l’association de capteurs d’ARN avec un outil d’édition de gènes comme CRISPR pourrait garantir que des modifications permanentes ne sont apportées que dans les cellules souhaitées. Si la thérapie vise à modifier les cellules T du système immunitaire, par exemple, les capteurs d’ARN pourraient réduire le risque d’éditer accidentellement d’autres parties du corps.

“Je pense que c’est très intéressant”, a déclaré Jacob Becraft, directeur général de Strand Therapeutics, une startup de thérapie par ARNm basée à Boston, qui n’a pas participé à la recherche. Mais Becraft, qui a développé sa propre méthode pour activer ou désactiver les thérapies par ARNm, prévient qu’il pourrait y avoir “un certain nombre de défis” dans l’application des capteurs d’ARN aux thérapies.

Alors que les chercheurs du MIT et de Stanford se concentraient initialement sur l’utilisation de capteurs dans des cellules cultivées dans des tubes à essai, l’équipe Duke, dirigée par le neuroscientifique Dr Josh Huang, a poussé la technologie un peu plus loin. Son laboratoire a développé des capteurs d’ARN pour identifier, étudier et manipuler différents types de cellules cérébrales chez les animaux vivants.

“Nous l’avons abordé dans une perspective de recherche fondamentale très fondamentale”, a déclaré Huang. Son laboratoire a testé la méthode sur des rongeurs ainsi que sur des échantillons de cerveau humain provenant de chirurgies de l’épilepsie. “Une fois que nous avons réussi, les implications pour le traitement et le diagnostic étaient évidentes”, a-t-il déclaré.

Huang espère que l’utilisation de la détection d’ARN pour mieux comprendre les maladies neurologiques et psychiatriques pourrait conduire à des thérapies génétiques ciblant des cellules cérébrales spécifiques associées à ces maladies. “C’est probablement un objectif à plus long terme, mais nous avons quelques idées sur la façon d’y parvenir.”

Qiaobing Xu, professeur de bio-ingénierie à l’Université Tufts, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche, est ravi d’utiliser les capteurs d’ARN comme nouveaux outils de recherche. “La chose la plus intéressante pour moi est que vous pouvez garder la cellule et l’animal en vie pendant la sensation”, a-t-il déclaré.

Les trois groupes de scientifiques qui ont développé les capteurs d’ARN ont déclaré avoir inventé l’invention de manière indépendante. L’article du groupe Duke a été publié dans la revue Nature le 5 octobre, et l’article de l’équipe de Stanford a été publié dans la revue Nature Biotechnology le même jour. L’article de l’équipe du MIT est paru plus tard dans Nature Biotechnology le 27 octobre.

Chaque groupe a souligné les subtilités de la fabrication ou de l’utilisation de ses capteurs d’ARN, et tous ont déclaré qu’ils travaillaient à améliorer encore la technologie, en particulier pour les applications médicales.

“La conception de base est exactement la même, et cela augure très bien pour le système. Les principales différences résident dans les détails », a déclaré Xiaojing J. Gao de Stanford, qui a développé le capteur d’ARN avec l’un de ses étudiants, K. Eerik Kaseniit. Le laboratoire a également appliqué cette technique aux plantes.

Gao et Huang ont déclaré que depuis la publication de leur article début octobre, ils ont reçu de nombreuses demandes d’autres scientifiques, sociétés pharmaceutiques et groupes de capital-risque pour en savoir plus sur la technologie. Gao a déclaré que les groupes Duke et Stanford avaient décidé de se réunir pour former une société de biotechnologie afin de développer la technologie.

Abudayyeh et Gootenberg ont déjà fondé plusieurs sociétés de biotechnologie, dont Sherlock Biosciences, Proof Diagnostics, Moment Biosciences et Tome Biosciences, et Chen a cofondé Curio Biosciences. Mais exactement où la technologie des capteurs d’ARN finit “reste à déterminer”, a déclaré Gootenberg.

“Nous sommes ravis de voir comment les gens l’utilisent”, a déclaré Chen. « C’est un outil merveilleux et il y a juste d’innombrables utilisations, et nous n’avons probablement pas encore trouvé la meilleure utilisation de la technologie. Il viendra probablement de quelqu’un d’autre qui l’a vu et s’en est inspiré.”


Ryan Cross peut être contacté à ryan.cross@globe.com. Suivez-le sur Twitter @RLCscienceboss.

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