Doctorant Dennis Dogbey, de l’unité de recherche en biotechnologie médicale et immunothérapie (MB&I) de l’Université du Cap (UCT) Institut des maladies infectieuses et de médecine moléculaire basé à la Faculté des sciences de la santé a récemment reçu une bourse de doctorat en Afrique de 2021 pour les interactions homme-machine de Google – en tant que seul récipiendaire africain de cette année dans ce sous-domaine.

Les vecteurs viraux sont des outils moléculaires utilisés par les scientifiques pour introduire du matériel génétique dans les cellules. Ils ont été utilisés avec succès pour le traitement de nombreuses maladies héréditaires et sont très prometteurs pour le développement de futures thérapies anticancéreuses. Bien qu’environ quatre thérapies géniques à base de vecteurs viraux aient été approuvées pour une utilisation chez les patients, avec plusieurs centaines actuellement testées dans des essais cliniques, divers obstacles technologiques doivent être surmontés pour réaliser toute l’étendue de leur impact clinique.

L’un des principaux goulots d’étranglement avec l’utilisation de vecteurs viraux, en particulier dans le contexte de la thérapie génique du cancer, est de savoir comment délivrer sélectivement ces vecteurs dans les tissus et organes cibles du corps. En raison de leur taille relativement petite et de leur capacité naturelle à transférer du matériel génétique entre les cellules dans plus d’un tissu, la livraison systémique ciblée de vecteurs viraux à des organes distants est actuellement impossible.

« Notre objectif est d’intégrer des vecteurs viraux couramment utilisés pour développer un système de distribution de médicaments ciblé, basé sur une approche innovante et axée sur la connaissance. »

Dans le projet de Dogbey, la surface des vecteurs viraux sera décorée d’anticorps spécifiques à la maladie à l’aide de méthodes informatiques et d’ingénierie des protéines de pointe. Cette nouvelle approche permettra la livraison sélective de vecteurs viraux aux populations de cellules malades identifiées. Lorsqu’ils sont utilisés pour la thérapie génique du cancer, ces vecteurs viraux permettront l’administration ciblée de gènes anticancéreux toxiques dans les cellules tumorales sans nuire aux cellules normales.

Dogbey a expliqué : « Certains types de cancer continuent d’être un fardeau important – en particulier en Afrique, où le traitement est effectué par des stratégies conventionnelles comme la chimiothérapie, la chirurgie et la radiothérapie. Ceux-ci provoquent souvent des effets négatifs graves et peuvent rendre le patient résistant au traitement.

« Notre objectif est d’intégrer des vecteurs viraux couramment utilisés pour développer un système d’administration de médicaments ciblé, basé sur une approche innovante et axée sur la connaissance. »

MB&I ouvre une nouvelle ligne de recherche

La bourse Google est proposée en Afrique, en Australie, au Canada, en Asie de l’Est, en Europe, en Inde, en Nouvelle-Zélande, en Asie du Sud-Est et aux États-Unis. Cinq autres bourses ont été attribuées en Afrique dans différents sous-domaines.

Selon le mandat de la bourse, le prix est conçu pour soutenir directement les étudiants diplômés dans la poursuite de leur doctorat, ainsi que pour les connecter à un mentor de recherche Google pour entretenir et maintenir des relations solides avec la communauté universitaire. La bourse a été créée pour reconnaître des étudiants diplômés exceptionnels menant des recherches de pointe et innovantes dans des domaines pertinents pour l’informatique et les domaines connexes, qui ont également l’ambition d’influencer l’avenir de la technologie.

« Cette bourse Google est le type de soutien dont nous avons désespérément besoin pour souligner la puissance des collaborations interdisciplinaires. »

« Cette bourse Google est le type de soutien dont nous avons désespérément besoin pour mettre en évidence la puissance des collaborations interdisciplinaires entre la simulation informatique et la recherche appliquée, en particulier dans le domaine de l’innovation axée sur la connaissance en biotechnologie médicale », a déclaré le professeur Stefan Barth, qui a créé l’unité de recherche MB&I.

« Ce type d’appréciation nous permet d’étendre nos activités à deux domaines de recherche principaux illustrés par a) l’utilisation de la simulation par superordinateur d’interactions protéiques dynamiques pour concevoir des immunothérapies recombinantes de prochaine génération, comme illustré dans Conception du tireur d’élite : amélioration des protéines de fusion cytolytiques humaines ciblées pour la thérapie anticancéreuse via la simulation moléculaire un article issu d’une collaboration entre le professeur Barth et le professeur Paolo Carloni, directeur de la Institut de simulation avancée, FZ Jülich Allemagne, et (b) en utilisant des outils d’interprétation de données volumineuses bioinformatiques pour identifier des biomarqueurs spécifiques à la maladie pour un immunodiagnostic et une thérapie de précision axés sur la médecine », a ajouté le professeur Barth, qui a reçu une chaire de recherche sud-africaine de niveau 1 en biotechnologie du cancer en 2015, qui est devenu par la suite une partie intégrante du département de l’UCT Sciences biomédicales intégratives. Barth a 25 ans d’expérience dans les technologies d’anticorps recombinants et la création d’innovations basées sur les connaissances dans le domaine de la biotechnologie médicale.

Il a ajouté : « Cela ouvre une nouvelle ligne de recherche, où nous utilisons les connaissances de base accumulées sur l’ingénierie des anticorps pour contribuer à des approches de thérapie génique ciblées. L’impact futur dépend fortement d’une preuve de concept réussie du travail pratique de Dennis.

À l’avenir, l’objectif principal de la bourse est d’intensifier le travail que Dogbey effectue au laboratoire.

Des innovations pour améliorer la thérapie génique

MB&I vise à fournir le meilleur contenu scientifique et environnement de travail possible dans un cadre aux ressources limitées – ce qui est le cas en Afrique. La qualité des recherches produites par l’unité de recherche est documentée par les thèses des étudiants diplômés. Cela fournit une base solide pour la poursuite de ce travail de recherche, en contribuant à l’ingénierie innovante des protéines pour fournir des diagnostics et des thérapies de nouvelle génération.

« Après plusieurs années de travail, nous avons depuis démontré les premières études de preuve de concept pour nos approches d’anticorps recombinants. »

Se référant au rôle du travail de l’unité de recherche, Dogbey a déclaré : « Le MB&I est connu pour ses résultats de recherche innovants axés sur la connaissance, dont certains ont obtenu des brevets internationaux. C’était une affaire d’idées rencontrant des idées. Dès 2016, le Dr Olusiji Alex Akinrinmade – alors doctorant, sous la direction du professeur Barth – a commencé à travailler sur des vecteurs viraux ciblés. En dehors de cela, des études en cours dans les pays avancés ont tenté de développer des vecteurs viraux ciblés pour améliorer la thérapie génique. Quelques publications de pays technologiquement avancés en témoignent.

Le Dr Akinrinmade, boursier postdoctoral à MB&I, a déclaré que lorsqu’il a été admis en tant que premier doctorant par Barth, il a été encouragé à établir la livraison ciblée de vecteurs viraux en utilisant les technologies de plate-forme disponibles à l’unité de recherche. « Après plusieurs années de travail, nous avons depuis démontré les premières études de preuve de concept pour nos approches d’anticorps recombinants. Nous possédons désormais le savoir-faire technique nécessaire pour atteindre nos principaux objectifs.

Confiant que les résultats de ce travail contribueront de manière significative aux soins de santé en répondant à un besoin médical non satisfait dans le domaine de la thérapie génique, Akinrinmade a expliqué : corps. Les résultats de ce projet fourniront aux parties prenantes le savoir-faire technique pour préparer les cargaisons de livraison de gènes ciblées de nouvelle génération. »

Selon Dogbey, cette ligne de recherche est particulièrement difficile en raison de plusieurs lacunes associées à la modification de la plupart des vecteurs viraux. Par exemple, des travaux antérieurs ont montré que la biologie de la plupart des vecteurs viraux peut facilement être compromise par l’insertion de séquences structurelles étrangères dans le génome viral. Dans d’autres cas, la modification de vecteurs viraux avec des anticorps peut entraîner des titres viraux (rendements) très faibles pendant la production, entraînant des quantités insuffisantes pour les tests précliniques ou cliniques.

« Les livrables de ce projet comprendront un portefeuille de vecteurs de livraison de gènes ciblés basés sur des anticorps conçus pour avoir un impact dans le paysage de la thérapie génique du cancer », a déclaré Dogbey.