Du « manuel » au « secret exclusif », à quel point est-il difficile de développer des vaccins contre les tumeurs ?

Auteur : Ye Tong (Institut d'ingénierie des procédés, Académie chinoise des sciences)

L'article provient du compte officiel de l'Académie des sciences (ID : kexuedayuan)

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Pour protéger la santé humaine, les chercheurs et les professionnels de la santé, comme les enseignants, utilisent souvent divers « supports pédagogiques » tels que les vaccins pour améliorer les connaissances du système immunitaire et lui permettre d’affronter sereinement les différents défis posés par les « méchants ».

D’une manière générale, les vaccins utilisés comme « matériel pédagogique » peuvent être divisés en deux catégories : les vaccins préventifs et les vaccins thérapeutiques. Le premier utilise principalement des antigènes pathogènes pour induire une immunité humorale, comme le vaccin contre l’hépatite B et le nouveau vaccin contre la couronne, qui sont principalement utilisés chez les personnes en bonne santé ; ce dernier utilise principalement des antigènes pour induire une immunité cellulaire, comme les vaccins antitumoraux, qui conviennent aux patients atteints de cancer.

Si l’utilisation de vaccins préventifs vise à « apprendre » au système immunitaire à reconnaître « l’apparition » d’éléments nocifs et à lancer ensuite des missiles d’anticorps pour intercepter les méchants, alors les vaccins thérapeutiques visent davantage à apprendre au système immunitaire à reconnaître les méchants et à prendre ensuite l’initiative d’attaquer par des opérations de décapitation pour atteindre l’objectif de tuer.

Alors, en tant que représentant typique des vaccins thérapeutiques, comment fonctionnent les vaccins antitumoraux ? Comment les nouvelles réalisations de l’Institut d’ingénierie des procédés de l’Académie chinoise des sciences permettront-elles de mieux exploiter les avantages des vaccins contre les tumeurs en tant que « ressources pédagogiques » ?

(Source de l'image : pixabay)

Un manuel général sur le système immunitaire

Avant d’expliquer plus en détail si les vaccins contre les tumeurs sont efficaces, nous devons d’abord comprendre comment les cellules tumorales se forment.

Dans des conditions physiologiques normales, la croissance et la prolifération cellulaires sont strictement gérées et contrôlées. Cependant, « il y a toujours une faille » et il est inévitable que quelques « petites erreurs » se produisent. La plupart du temps, ces erreurs mineures sont détectées et corrigées. Parmi les quelques erreurs qui n’ont pas été corrigées, une grande partie était insignifiante. Seules les erreurs critiques qui continuent de s’accumuler conduiront à l’émergence de cellules tumorales complètement hors de contrôle. La division et la prolifération de ces cellules tumorales ne sont pas contrôlées par l’organisme et n’ont aucune fonction biologique. Ils peuvent affecter le fonctionnement des cellules normales en concourant pour le sang et les nutriments, et ils peuvent même courir partout, ce qui en fait de véritables méchants.

Notre système immunitaire est-il paresseux face aux cellules tumorales ? Non.

Normalement, les mutations qui alertent le système immunitaire sont détectées et éliminées, mais les mutations cryptiques peuvent survivre. Après que les mutations se soient accumulées au fil du temps, les mauvaises habitudes des cellules tumorales sont devenues irréversibles, mais leurs protéines de surface cellulaire sont toujours très similaires à celles des cellules normales. Cela lui permet de se cacher parmi les cellules normales et d’échapper à la reconnaissance du système immunitaire, un processus également connu sous le nom d’immunoédition tumorale.

Afin d’apprendre au système immunitaire à identifier avec précision les cellules tumorales, les gens ont commencé à analyser de grandes quantités de données cliniques, en essayant de trouver « manuellement » les différences entre les cellules tumorales et les cellules normales. Grâce à des efforts incessants, nous avons finalement trouvé certaines mutations communes aux cellules tumorales, à savoir les antigènes associés aux tumeurs (TAA), tels que la protéine oncofœtale CEA et l'antigène associé au mélanome MAGE, qui sont fortement exprimés dans les cellules tumorales. Après les avoir encapsulés sous forme de peptides ou d’acides nucléiques, des vaccins peuvent être produits pour guider le système immunitaire à reconnaître et à tuer les cellules tumorales.

Contrairement aux vaccins préventifs tels que le vaccin contre l'hépatite B et le nouveau vaccin contre le coronavirus, les vaccins antitumoraux sont des vaccins thérapeutiques qui tuent principalement les tumeurs en entraînant le système immunitaire à reconnaître les cellules tumorales et en activant l'immunité cellulaire spécifique du patient. Ce vaccin antitumoral à base de TAA décrit les principales caractéristiques de la plupart des tumeurs, à la manière d'un manuel largement applicable. En principe, il peut apprendre au système immunitaire de nombreux patients atteints de tumeurs à reconnaître les antigènes associés aux tumeurs et à éliminer les tumeurs tout en faisant la distinction entre les cellules tumorales et les cellules normales.

Un manuel général sur le système immunitaire (Source de l'image : réalisé par l'auteur)

Personnalisation privée, conseils exclusifs

Cependant, « les idéaux sont pleins, mais la réalité est maigre ». Une bassine d'eau froide a rapidement été versée sur la tête des chercheurs scientifiques : un grand nombre d'essais cliniques de vaccins thérapeutiques contre les tumeurs à base de TAA se sont soldés par un échec.

En 2010, Provenge®, le premier vaccin thérapeutique contre le cancer de la prostate, a été lancé à l’étranger. Plus tard, il a été contraint de le retirer du marché car son efficacité ne correspondait pas à son coût élevé, et les limites des vaccins contre les tumeurs TAA sont également devenues évidentes. De plus, le TAA est exprimé à de faibles niveaux dans les cellules normales. En raison de la tolérance immunitaire centrale (tolérance aux auto-antigènes formés lors du développement des cellules T et B pendant la période embryonnaire et après la naissance, qui est un mécanisme de protection indispensable), la réponse immunitaire provoquée par le vaccin ne sera pas trop forte. Dans le même temps, les niveaux d’expression de TAA chez les différents patients atteints de tumeurs ne sont pas cohérents et leurs effets d’immunothérapie sont également inégaux. Les gens commencent à se rendre compte que plus les caractéristiques des cellules tumorales décrites par le vaccin sont proches de l’expression réelle des molécules caractéristiques de la tumeur du patient, meilleur sera l’effet du traitement. « Enseigner aux étudiants en fonction de leurs aptitudes » est très important.

Avec le développement continu de la technologie de séquençage génétique et des algorithmes informatiques, un nouveau vaccin antitumoral plus précis est apparu.

Ils sont produits comme ceci :

Tout d’abord, le tissu tumoral et le tissu normal du patient doivent être comparés grâce à la technologie de séquençage génétique pour dresser une carte de mutation complète pour l’individu ;

Deuxièmement, les algorithmes informatiques, combinés aux connaissances immunologiques, prennent en compte de manière exhaustive 20 à 25 facteurs tels que l’affinité du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH), la stabilité de la liaison peptide-CMH et le phénotype de l’antigène leucocytaire humain pour prédire les composants du vaccin qui peuvent induire le meilleur effet immunitaire ;

Enfin, la production et le conditionnement des vaccins correspondants sont réalisés dans l'atelier propre.

Ce type de vaccin, personnalisé en fonction de l’individu et dans lequel l’antigène est exprimé uniquement dans les cellules tumorales, est également appelé vaccin néoantigène tumoral.

Comparé aux manuels généraux qui sont largement applicables à la population et ont un format unifié, le vaccin contre le néoantigène tumoral est une « recette secrète exclusive » adaptée aux patients atteints de cancer. Sur la base d’une compréhension globale des cellules tumorales, des vaccins sont préparés ciblant plusieurs ou une douzaine d’antigènes. De cette façon, même si les composants du vaccin sont différents pour chaque personne, ils seront certainement les plus adaptés à chaque personne.

Recette secrète exclusive adaptée au système immunitaire (Source de l'image : réalisée par l'auteur)

Une bonne leçon pour le système immunitaire

Maintenant que nous avons la recette secrète exclusive, comment pouvons-nous mieux transférer cette « compétence magique » au système immunitaire ? Le jeter au système immunitaire et le laisser apprendre par lui-même ?

La plupart des enseignants pensent qu’ils ne doivent pas faire confiance à la capacité des élèves à apprendre par eux-mêmes. De même, laisser le système immunitaire « s’auto-enseigner » n’est souvent qu’un vœu pieux. Un métabolisme trop rapide des vaccins antitumoraux et une absorption insuffisante des antigènes entraîneront un « mauvais effet d’apprentissage » du système immunitaire et produiront facilement une tolérance immunitaire et une aversion à l’apprentissage.

De plus, les composants des vaccins néoantigènes tumoraux ont des propriétés différentes et il existe mille formulations différentes pour mille vaccins, ce qui entraîne de grandes difficultés pour l’administration des vaccins. Des plans d’enseignement inappropriés affectent non seulement l’effet immunitaire, mais font également perdre un temps de traitement précieux aux patients atteints de cancer. Cela nécessite un « plan d’enseignement » pratique et efficace qui intègre de multiples facteurs et présente une forte compatibilité.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs Ma Guanghui et Wei Wei du Laboratoire clé d'État de génie biochimique, Institut de génie des procédés, Académie chinoise des sciences, ont utilisé des matériaux à base d'acide polylactique approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis et ont combiné plus de dix ans d'expérience de recherche sur les adjuvants vaccinaux et l'immunité tumorale pour construire une plateforme vaccinale synergique à effets multiples chargée de divers néoantigènes, et ont conçu des parcours d'enseignement tels que « l'enseignement unifié », « l'apprentissage continu » et « l'atmosphère d'apprentissage appropriée ».

Cette plateforme peut rassembler les « sentinelles » du système immunitaire, à savoir les cellules présentatrices d’antigènes, vers le site d’injection du vaccin pour un « enseignement unifié ». Lorsque les cellules présentatrices d’antigènes se rassemblent en un certain nombre, elles libèrent des antigènes pendant une période plus longue pour leur permettre de « continuer à apprendre ». Dans le même temps, l'environnement acide local produit par la dégradation du transporteur, complété par une stimulation adjuvante appropriée, est utilisé pour créer une « atmosphère d'apprentissage appropriée ». Plusieurs aspects fonctionnent en synergie pour finalement améliorer l’effet immunitaire.

Les résultats expérimentaux montrent qu'une seule injection du vaccin antitumoral peut induire une réponse immunitaire soutenue et forte des lymphocytes T, inhibant de manière significative la progression de diverses tumeurs telles que le lymphome, le mélanome et le cancer du sein dans des modèles murins. Dans le même temps, le système peut également être combiné avec l'anticorps inhibiteur du point de contrôle immunitaire PD-1 pour traiter la leucémie, et a également montré de bons effets thérapeutiques dans les modèles murins. (Cliquez ici pour apprendre des connaissances utiles sur les anticorps PD-1)

Vaccin personnalisé à base de microsphères tumorales (Source de l'image : création personnelle de l'auteur)

Conclusion

Dans le spectre des maladies en Chine, le taux de mortalité dû aux tumeurs malignes occupe la première place et est supérieur à la moyenne mondiale. Rien qu’en 2020, 4,57 millions de nouveaux cas de cancer ont été recensés en Chine, et chaque cas représente une grande douleur pour les patients et leurs familles.

Dans un avenir proche, les résultats pertinents des vaccins contre les tumeurs pourraient aider à vaincre le cancer et apporter de l’espoir aux patients. Mais quoi qu’il en soit, la remédiation est toujours pire que la prévention. Je tiens à rappeler à tout le monde que, peu importe à quel point vous êtes occupé, vous devez toujours maintenir de bonnes habitudes de vie. Pendant que vous travaillez dur, vous devez également chérir « l’énergie d’apprentissage » que votre système immunitaire fournit.

Références :

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