Vaccin contre le cancer.

MIT engineers have developed a new type of easily customizable vaccine that can be manufactured in one week, allowing it to be rapidly deployed in response to disease outbreaks. So far, they have designed vaccines against Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii (a relative of the parasite that causes malaria), which were 100 percent effective in tests in mice.

The vaccine consists of strands of genetic material known as messenger RNA, which can be designed to code for any viral, bacterial, or parasitic protein. These molecules are then packaged into a molecule that delivers the RNA into cells, where it is translated into proteins that provoke an immune response from the host.

In addition to targeting infectious diseases, the researchers are using this approach to create cancer vaccines that would teach the immune system to recognize and destroy tumors.

"This nanoformulation approach allows us to make vaccines against new diseases in only seven days, allowing the potential to deal with sudden outbreaks or make rapid modifications and improvements," says Daniel Anderson, an associate professor in MIT's Department of Chemical Engineering and a member of MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research and Institute for Medical Engineering and Science (IMES).

Anderson is the senior author of a paper describing the new vaccines in the Proceedings of the National Academy of Sciences the week of July 4, 2016. The project was led by Jasdave Chahal, a postdoc at MIT's Whitehead Institute for Biomedical Research, and Omar Khan, a postdoc at the Koch Institute; both are the first authors of the paper.

Customizable vaccines

Most traditional vaccines consist of an inactivated form of a virus or other pathogen. These vaccines usually take a long time to manufacture, and for some diseases they are too risky. Other vaccines consist of proteins normally produced by the microbe, but these don't always induce a strong immune response, requiring researchers to seek an adjuvant (a chemical that enhances the response).

RNA vaccines are appealing because they induce host cells to produce many copies of the proteins they encode, which provokes a stronger immune reaction than if the proteins were given on their own. The idea of using messenger RNA molecules as vaccines has been around for about 30 years, but one of the major obstacles has been finding a safe and effective way to deliver them.

Khan decided to package RNA vaccines into a nanoparticle made from a branched molecule known as a dendrimer. One key advantage of this material is that the researchers can give it a temporary positive charge, which allows it to form close associations with RNA, which is negatively charged. Khan can also control the size and pattern of the final structure. By inducing the dendrimer-RNA structure to fold over itself many times, Khan generated spherical vaccine particles with a diameter of about 150 nanometers. That makes them of similar size as many viruses, enabling the particles to enter cells by exploiting the same surface proteins that viruses use for this purpose.

By customizing the RNA sequences, the researchers can design vaccines that produce nearly any protein they want. The RNA molecules also include instructions for amplification of the RNA, so that the cell will produce even more of the protein.

The vaccine is designed to be delivered by intramuscular injection, making it easy to administer. Once the particles get into cells, the RNA is translated into proteins that are released and stimulate the immune system. Significantly, the vaccines were able to stimulate both arms of the immune system -- a T cell response and an antibody response.

In tests in mice, animals that received a single dose of one of the vaccines showed no symptoms following exposure to the real pathogen -- Ebola, H1N1 influenza, or Toxoplasma gondii.

"No matter what antigen we picked, we were able to drive the full antibody and T cell responses," Khan says.

The researchers also believe that their vaccines would be safer than DNA vaccines, another alternative that scientists are pursuing, because unlike DNA, RNA cannot be integrated into the host genome and cause mutations.

"The option of rapidly creating a completely synthetic formulation that can be effective as a vaccine is an important addition to currently available vaccine strategies," says Hidde Ploegh, an MIT professor of biology, a member of the Whitehead Institute, and an author of the paper, who added that it will be important to assess safety and cost.

Rapid deployment

The ability to rapidly design and manufacture these vaccines could be especially beneficial for fighting influenza, because the most common flu vaccine manufacturing method, which requires the viruses to be grown inside chicken eggs, takes months. This means that when an unexpected flu strain appears, such as the 2009 pandemic-causing H1N1 virus, there is no way to rapidly produce a vaccine against it.

"Typically a vaccine becomes available long after the outbreak is over," Chahal says. "We think we can become interventional over the course of a real outbreak."

Khan and Chahal plan to start a company to license and commercialize the technology. In addition to the vaccines they have already designed, they hope to create vaccines for Zika virus and Lyme disease.

They are also working on cancer vaccines. At a recent "Mission: Possible" competition hosted by the Koch Institute, Khan and Chahal were part of a team that ended up withdrawing from the competition because an outside funder, the Advanced Medical Research Foundation, offered to support them.

For that project, the researchers designed vaccines that target genes that are normally turned on only during embryonic development. These genes, dormant in adults, often become reactivated in a type of cancer known as non-small cell lung tumors.

"We are all excited about the potential of this new approach to provide a new way of vaccine delivery," says Robert Langer, the David H. Koch Institute Professor at MIT and an author of the paper.


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Les ingénieurs du MIT ont développé un nouveau type de vaccin facilement personnalisable qui peut être fabriqué en une semaine, ce qui lui permet d'être déployé rapidement en réponse aux flambées de maladies. Jusqu'à présent, ils ont conçu des vaccins contre le virus Ebola, la grippe H1N1, et Toxoplasma gondii (un parent du parasite qui cause la malaria), qui était de 100 pour cent efficace dans des essais chez la souris.

Le vaccin est constitué de brins de matériau génétique connue sous le nom d'ARN messager, qui peut être conçu pour coder pour une quelconque protéine virale, bactérienne ou parasitaire. Ces molécules sont ensuite conditionnés dans une molécule qui fournit l'ARN dans des cellules, où il est traduit en protéines qui provoquent une réponse immunitaire de l'hôte.

En plus de cibler les maladies infectieuses, les chercheurs utilisent cette approche pour créer des vaccins anticancéreux qui enseignent au système immunitaire à reconnaître et à détruire les tumeurs.

"Cette approche de nanoformulation nous permet de faire des vaccins contre de nouvelles maladies en seulement sept jours, permettant le potentiel de faire face à des flambées soudaines ou apporter des modifications et des améliorations rapides», explique Daniel Anderson, professeur agrégé au Département de MIT de génie chimique et membre du Koch Institute du MIT pour la recherche sur le cancer intégrative et de l'Institut pour l'ingénierie médicale et de la science (IMES).

Anderson est l'auteur principal d'un document décrivant les nouveaux vaccins dans les Actes de l'Académie Nationale des Sciences de la semaine du 4 Juillet 2016. Le projet a été dirigé par Jasdave Chahal, un postdoc à l'Institut Whitehead de MIT pour la recherche biomédicale, et Omar Khan , un postdoc à l'Institut Koch; les deux sont les premiers auteurs du document.

vaccins personnalisables

La plupart des vaccins traditionnels se composent d'une forme inactivée d'un virus ou d'autres agents pathogènes. Ces vaccins prennent généralement beaucoup de temps à fabriquer, et pour certaines maladies, ils sont trop risquées. D'autres vaccins constitués de protéines normalement produites par le microbe, mais ceux-ci n'induisent pas toujours une forte réponse immunitaire, ce qui nécessite des chercheurs à chercher un adjuvant (un produit chimique qui améliore la réponse).

Les vaccins ARN sont attrayants car ils induisent des cellules hôtes pour produire de nombreuses copies des protéines qu'ils codent, ce qui provoque une réaction immunitaire plus forte que si les protéines ont été données sur leur propre. L'idée d'utiliser des molécules d'ARN messager en tant que vaccins a été dans l'air  pendant environ 30 ans, mais l'un des principaux obstacles a été de trouver un moyen sûr et efficace pour les délivrer.

Khan a décidé de conditionner des vaccins à ARN dans une nanoparticule constituée d'une molécule ramifiée connu comme un dendrimère. Un des principaux avantages de ce matériau est que les chercheurs peuvent donner une charge positive temporaire, ce qui lui permet de former des associations étroites avec l'ARN, qui est chargé négativement. Khan peut également contrôler la taille et la structure de la structure finale. En induisant la structure dendrimère-ARN à se replier sur elle-même plusieurs fois, Khan a généré des particules de vaccin sphériques ayant un diamètre d'environ 150 nanomètres. Cela les rend de la même taille que de nombreux virus, ce qui permet aux particules d'entrer dans les cellules, en exploitant les mêmes protéines de surface des virus qui l'utilisent à cet effet.

En personnalisant les séquences d'ARN, les chercheurs peuvent concevoir des vaccins qui produisent presque toutes les protéines qu'ils veulent. Les molécules d'ARN comprennent également des instructions pour l'amplification de l'ARN, de sorte que la cellule va produire encore plus de la protéine.

Le vaccin est conçu pour être administré par voie intramusculaire, le rendant facile à administrer. Une fois que les particules pénètrent dans les cellules, l'ARN est traduit en protéines qui sont libérées et qui stimulent le système immunitaire. De manière significative, les vaccins étaient capables de stimuler les deux branches du système immunitaire - une réponse des lymphocytes T et une réponse d'anticorps.

Dans les tests chez les souris, les animaux ayant reçu une dose unique de l'un des vaccins ne présentaient pas de symptômes suite à une exposition à l'agent pathogène réel - Ebola, la grippe H1N1, ou le Toxoplasma gondii.

"Peu importe l'antigène que nous avons choisi, nous avons été en mesure de faire agir l'anticorps complet et les réponses des lymphocytes T», dit Khan.

Les chercheurs pensent également que leurs vaccins seraient plus sûrs que les vaccins à ADN, une autre alternative que les scientifiques poursuivent, parce que contrairement à l'ADN, l'ARN ne peut pas être intégré dans le génome de l'hôte et de provoquer des mutations.

"La possibilité de créer rapidement une formulation complètement synthétique qui peut être efficace en tant que vaccin est un ajout important à l'heure actuelle aux stratégies de vaccins disponibles», dit Hidde Ploegh, un professeur du MIT de la biologie, un membre de l'Institut Whitehead, et un auteur de l'article, qui a ajouté qu'il sera important d'évaluer la sécurité et le coût.

déploiement rapide

La capacité à concevoir et fabriquer ces vaccins pourraient être particulièrement bénéfique pour la lutte contre la grippe, parce que la méthode de fabrication le plus commun de vaccin contre la grippe, qui exige que les virus soient cultivés à l'intérieur des œufs de poule rapidement, prend des mois. Cela signifie que quand une souche de grippe inattendue apparaît, comme le virus pandémique de 2009 causant le H1N1, il n'y a aucun moyen de produire rapidement un vaccin contre lui.

"En général, un vaccin sera disponible longtemps après que l'épidémie soit terminée», dit Chahal. "Nous pensons que nous pouvons devenir interventionnelle au cours d'une véritable épidémie."

Khan et Chahal projettent de démarrer une entreprise de licence et commercialiser la technologie. En plus des vaccins qu'ils ont déjà conçus, ils espèrent créer des vaccins pour le virus Zika et la maladie de Lyme.

Ils travaillent également sur des vaccins contre le cancer. Lors d'une récente "Mission: Possible" une compétition organisée par l'Institut Koch, Khan et Chahal faisaient partie d'une équipe qui a fini par se retirer de la compétition en raison d'un bailleur de fonds extérieur, la Fondation avancée de la recherche médicale, qui s'est offert pour les soutenir.

Pour ce projet, les chercheurs ont conçu des vaccins qui ciblent les gènes qui sont normalement activés seulement au cours du développement embryonnaire. Ces gènes dormants chez l'adulte, deviennent souvent réactivés dans un type de cancer appelé  tumeurs du poumon non à petites cellules.

«Nous sommes tous enthousiasmés par le potentiel de cette nouvelle approche pour fournir une nouvelle façon de livraison des vaccins», explique Robert Langer, le professeur David H. Koch Institute du MIT et auteur du papier.

An interdisciplinary team of Oxford University researchers has devised a new technique to speed up the development of novel vaccines.

Many vaccines are based around virus-like particles (VLPs). VLPs resemble viruses, but importantly don't carry pathogenic genetic material and thus cannot cause disease. These particles are engineered to display one part of a pathogen to the immune system, which can elicit strong protection upon any subsequent exposure to that pathogen.

Karl Brune, leading the work in Professor Mark Howarth's lab in Oxford's Department of Biochemistry explained: 'Current techniques to develop VLP-based vaccines take time and do not always work. Whilst getting the pathogen parts to stick to the carrier VLP, often problems such as misassembly or misfolding arise that make the vaccine ineffective at generating protective immunity.'

This failure rate translates into high development costs in trying to create vaccines against major diseases such as malaria, HIV and cancer.

'A more reliable way of assembling candidate vaccines could make them much cheaper and improve the chances of vaccines against these illnesses. A faster way of assembling vaccines may also help with the rapid development of new vaccines against unforeseen disease outbreaks.', says Dr Darren Leneghan, leading the immunisation work with Dr Sumi Biswas and Professor Simon Draper in Oxford's Jenner Institute, which specialises in vaccine development.

Karl Brune's work has now overcome this key challenge in vaccine assembly using the lab's 'bacterial superglue'. This glue is made of two parts, a larger protein called SpyCatcher and a smaller protein part named SpyTag, both engineered from the bacterium Streptococcus pyogenes. When SpyTag and SpyCatcher meet, they form an unbreakable bond. The team succeeded in biologically encoding SpyCatcher on VLPs, which now enables scientists and engineers easily and relatively quickly to glue proteins with the small SpyTag to the SpyCatcher-VLPs.

Karl Brune said: 'We tested the SpyCatcher-VLP -- SpyTag-antigen combination using a range of malarial and cancer-relevant antigens. This showed that linking can be done simply and quickly to produce stable vaccines that generated robust antibody responses.

'We need to do more research, both to see if we can use Tag/Catcher fusion with other diseases and to test effectiveness in live rather than lab conditions.'

The team say that their technique should speed up developing new vaccines and also may help other medical applications of nanoparticles.

The paper, "Plug-and-Display: decoration of Virus-Like Particles via isopeptide bonds for modular immunization", is published in the journal Scientific Reports.


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Une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l'Université d'Oxford a mis au point une nouvelle technique pour accélérer le développement de nouveaux vaccins.

Beaucoup de vaccins sont basés autour de particules virales (VLP). les VLPs ressemblent aux virus, mais ne portent pas le matériel génétique pathogène ce qui est important car ils ne peuvent pas, dans ces conditions, causer la maladie. Ces particules sont conçues pour afficher une partie d'un agent pathogène dans le système immunitaire, ce qui peut provoquer une forte protection sur toute exposition ultérieure à ce pathogène.

Karl Brune, qui dirige les travaux dans le laboratoire du professeur Mark Howarth au Département de biochimie Oxford a expliqué: «Les techniques actuelles pour développer des vaccins à base de particules pseudo-virales prennent du temps et ne fonctionnent pas toujours. PArce que qu'obtenir les pièces d'agents pathogènes à coller au support VLP comportent souvent des problèmes tels qu'un mauvais assemblage ou une mauvaise multiplication rendent le vaccin inefficace à générer une immunité protectrice.

Ce taux d'échec se traduit par des coûts élevés de développement en essayant de créer des vaccins contre les principales maladies telles que le paludisme, le VIH et le cancer.

«Une façon plus fiable d'assembler les candidats vaccins pourrait être de les rendre beaucoup moins chers et d'améliorer les chances des vaccins contre ces maladies. Un moyen plus rapide d'assemblage vaccins peut également aider avec le développement rapide de nouveaux vaccins contre les épidémies imprévues »., Dit le Dr Darren Leneghan, charger d'animer les travaux sur la vaccination avec le Dr Sumi Biswas et le professeur Simon Draper à Jenner Institute d'Oxford, qui se spécialise dans le développement de vaccins .

Le travail de Karl Brune a maintenant surmonter ce défi majeur dans l'assemblage de vaccin en utilisant une «superglue bactérienne» de laboratoire. Cette colle est réalisée en deux parties, une protéine plus large appelé SpyCatcher et une partie de plus petite protéine appelée SpyTag, toute deux ingénirées à partir des bactéries Streptococcus pyogenes. Lorsque le SpyTag et le SpyCatcher se rencontrent, ils forment un lien indissoluble. L'équipe a réussi à encoder biologiquement le SpyCatcher sur le VLP, ce qui permet désormais aux scientifiques et ingénieurs de coller facilement et assez rapidement à des protéines comme le petit SpyTag au SpyCatcher-VLP.

Karl Brune a déclaré: «Nous avons testé le SpyCatcher-VLP - une combinaison SpyTag-antigène en utilisant une gamme d'antigènes du paludisme et de cancer pertinents. Cela a montré que la liaison peut se faire simplement et rapidement pour produire des vaccins stables qui ont généré des réponses d'anticorps robustes.

«Nous devons faire plus de recherches, à la fois pour voir si nous pouvons utiliser le Tag / Catcher avec d'autres maladies et pour tester l'efficacité en direct plutôt que dans des conditions de laboratoire."

L'équipe disent que leur technique devrait accélérer le développement de nouveaux vaccins et peut également aider d'autres applications médicales de nanoparticules.

Des chercheurs américains ont développé une méthode de vaccination permettant d'obtenir une immunité immédiate, selon des expériences conduites sur des souris dont les résultats potentiellement prometteurs sont publiés lundi.

Cette nouvelle approche de vaccination pourrait être utilisée pour fournir une protection instantanée chez les humains contre des maladies provoquées par des virus, des bactéries ou des toxines et même contre des cellules cancéreuses, soulignent les auteurs de ces travaux parus dans les Annales de l'Académie nationale américaine des sciences (PNAS) datées du 2 mars.Ces chercheurs ont injecté à des souris des substances chimiques conçues pour déclencher une réaction immunitaire universelle programmable.

Ils ont aussi mis au point d'autres molécules capables de reconnaître des cellules spécifiques.

Une fois injectées dans les souris, ces molécules se combinent avec les anticorps pour créer d'autres anticorps capables de frapper des cibles programmées.


«Les anticorps contenus dans notre vaccin sont conçus pour rester inactifs jusqu'à ce qu'ils reçoivent des instructions des petites molécules faites sur mesure pour qu'ils attaquent une cible spécifique», explique le professeur Carlos Barbas du Scripps Research Institute, un des plus grands centres privés mondiaux de recherche biomédicale à but non-lucratif située en Californie (ouest).

«L'avantage de cette méthode est d'ouvrir la possibilité d'avoir des anticorps conçus et prêts à agir au moment même où l'on reçoit une injection de vaccin ou on avale un comprimé», ajoute ce chercheur, principal auteur de l'étude.

«Ce mécanisme doit fonctionner quelle que soit la cible: une cellule cancéreuse, la virus de la grippe ou une toxine responsable de la maladie du charbon que les soldats ou des populations civiles pourraient contracter durant une attaque bio terroriste», poursuit-il.

Au cours des tests, seules les souris traitées avec le vaccin et les molécules programmées ont vu leur organisme lancer une attaque immunitaire instantanée contre des cellules cancéreuses qui a entraîné une importante réduction de la croissance des tumeurs, soulignent les chercheurs.

C'est la première fois qu'un tel vaccin dit «covalent» a été testé avec succès sur des animaux.

Normalement les anticorps ne se combinent pas avec des composants chimiques, relèvent les auteurs de ces travaux.

Cette percée résulte de travaux conduits depuis ces dernières années par le professeur Barbas sur les anticorps monoclonaux programmés chimiquement, une nouvelle classe de traitements.

Trois essais cliniques sont actuellement conduits par le laboratoire américain Pfizer pour tester l'efficacité thérapeutique de ce nouveau type de thérapie contre le cancer et le diabète.