Grâce aux cellules plutôt qu’aux comprimés, de nombreuses maladies pourraient être détectées, prévenues et guéries : l’avenir de la thérapie médicale.

Grâce aux cellules plutôt qu’aux comprimés, de nombreuses maladies pourraient être détectées, prévenues et guéries : l’avenir de la thérapie médicale.

Tirer parti des bactéries compétentes

Une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans Science décrit comment les scientifiques ont modifié génétiquement des bactéries pour détecter avec succès les cellules cancéreuses. Cette avancée pourrait contribuer à améliorer le diagnostic du cancer et potentiellement permettre des thérapies biologiques ciblées à l’avenir.

Le projet a commencé par une conférence du biologiste synthétique Rob Cooper lors d'une réunion hebdomadaire de laboratoire à l'Université de Californie à San Diego. Cooper a travaillé sur l'étude des gènes et du transfert de gènes chez les bactéries.

Les gènes sont les unités de base du patrimoine génétique. Entre autres choses, ils déterminent les caractéristiques que nous héritons de nos parents. Le transfert de gènes consiste à transférer des gènes d'une cellule à une autre. Cela peut se produire verticalement, lorsqu'une cellule se divise et réplique son ADN, ou horizontalement, lorsque l'ADN est échangé entre des cellules non apparentées.

Le transfert horizontal de gènes est répandu dans le monde microbien. Certaines bactéries peuvent absorber des gènes issus de l’ADN libre présent dans leur environnement immédiat. Cela se produit lorsque les cellules meurent et que leur ADN est libéré. Les bactéries peuvent absorber cet ADN libre dans leurs propres cellules et l’utiliser pour s’adapter au cours de l’évolution.

Ce processus permet aux bactéries d’explorer leur environnement et de capter des gènes qui pourraient leur donner un avantage. L’idée derrière la modification génétique des bactéries pour détecter le cancer repose sur le fait que le cancer est défini par des modifications du matériel génétique des cellules.

Les chercheurs ont choisi la bactérie Acinetobacter baylyi comme biocapteur expérimental pour détecter les maladies. Le génome d'A. baylyi a été modifié pour contenir de longues séquences d'ADN similaires au gène du cancer humain qu'ils voulaient capturer. Ces séquences d’ADN « complémentaires » agissaient comme des surfaces adhésives où l’ADN spécifique du génome tumoral pouvait être intégré au génome bactérien.

Un objectif important était de conserver l’ADN du génome tumoral dans la bactérie afin d’activer d’autres gènes. Dans ce cas, il s’agissait d’un gène de résistance aux antibiotiques qui a été utilisé comme signal pour détecter le cancer. Si les bactéries étaient capables de se développer sur des plaques de culture aux antibiotiques, leur gène de résistance aux antibiotiques était actif, ce qui indiquait la détection d'un cancer.

L’équipe a mené une série d’expériences introduisant le nouveau biocapteur bactérien et les cellules tumorales dans des systèmes de plus en plus complexes. Tout d’abord, les bactéries ont été traitées avec de l’ADN génomique tumoral purifié et le biocapteur a détecté avec succès l’ADN génomique tumoral.

Les bactéries ont ensuite été cultivées avec des cellules tumorales vivantes et l’ADN du génome tumoral a également pu être reconnu ici. Enfin, les bactéries ont été injectées à des souris vivantes, présentant ou non des tumeurs. Dans un modèle murin de cancer du côlon, les biocapteurs ont pu distinguer de manière fiable les souris avec et sans cancer du côlon.

Suite à ces résultats prometteurs, le biocapteur bactérien a été encore amélioré et peut désormais distinguer les modifications individuelles des paires de bases au sein de l’ADN génomique de la tumeur. Cette technologie, appelée CATCH (Cellular Assay for Targeted, CRISPR-Discriminated Horizontal Gene Transfer), présente un grand potentiel et pourrait être utilisée à l’avenir pour détecter diverses maladies, notamment les infections et le cancer.

Cependant, la technologie n’est pas encore prête à être utilisée en clinique. Les chercheurs travaillent activement sur des développements ultérieurs visant à améliorer l’efficacité de la détection de l’ADN et à évaluer de manière critique les performances du biocapteur par rapport à d’autres tests de diagnostic. De plus, la sécurité des patients et de l’environnement doit être garantie.

Cependant, la perspective la plus intéressante de la médecine cellulaire n’est peut-être pas seulement la détection des maladies. Les biocapteurs pourraient être programmés de telle sorte que lorsqu’une séquence spécifique d’ADN est détectée, ils puissent déclencher une thérapie biologique spécifique directement sur le site où la maladie est détectée en temps réel.

Le développement de cette technologie innovante est le fruit d’une collaboration fructueuse entre divers scientifiques et chercheurs. L'équipe comprenait le professeur Jeff Hasty, le Dr Rob Cooper, la professeure agrégée Susan Woods et la Dre Josephine Wright.

Les résultats de cette étude sont prometteurs, mais des tests supplémentaires sont nécessaires pour valider les performances du biocapteur et explorer son application potentielle en pratique clinique. Cependant, l’avenir de la médecine cellulaire semble prometteur et pourrait conduire à des changements révolutionnaires dans le diagnostic et le traitement des maladies.

Cet article a été republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons.