Université Duke : développer de nouveaux outils pour lutter contre le cancer

Les chercheurs de Duke créent des approches plus précises pour arrêter les tumeurs

Pendant des décennies, le traitement médical du cancer s’est généralement appuyé sur la chimiothérapie, la radiothérapie ou la chirurgie, seules ou en combinaison. Mais les choses évoluent rapidement. Aujourd’hui, de nouvelles approches telles que les immunothérapies et les thérapies ciblées deviennent disponibles, et bien d’autres encore sont en recherche et développement. Dans de nombreux cas, les nouveaux traitements sont plus efficaces et entraînent moins d’effets secondaires.

"C'est une période passionnante pour la recherche et la découverte du cancer", a déclaré Colin Duckett, PhD, professeur de pathologie, président par intérim du Département de pharmacologie et de biologie du cancer et vice-doyen pour les sciences fondamentales.

"Nous entrons dans une ère où nous disposons d'un nouvel ensemble d'outils que nous pouvons utiliser pour traiter le cancer."
-Colin Duckett, Ph.D.

Les chercheurs du Duke Cancer Institute (DCI) et de l’École de médecine contribuent à créer ces nouveaux outils, alimentés par les connaissances et l’expérience d’experts d’un large éventail de disciplines.

En effet, la recherche sur le cancer a toujours été un travail d’équipe à DCI.

« DCI a été créé spécifiquement il y a dix ans pour éliminer les barrières entre les disciplines afin de stimuler la recherche collaborative et l'interaction multidisciplinaire », a déclaré le directeur exécutif de DCI, Michael Kastan, MD, PhD, professeur émérite William et Jane Shingleton de pharmacologie et de biologie du cancer.

L'initiative Duke Science and Technology (DST), qui vise à catalyser et à soutenir la recherche collaborative au service de la résolution de certains des problèmes les plus urgents au monde, notamment le cancer, ajoute de l'huile sur le feu.

Les nouveaux outils, bien que variés, représentent tous des avancées dans la médecine personnalisée du cancer. Les traitements ciblés sont choisis en fonction de la signature génétique de la tumeur d'un patient. Certaines immunothérapies vont encore plus loin dans la personnalisation, en manipulant les propres cellules immunitaires d'un patient pour créer un traitement destiné uniquement à cet individu.

Pour adapter les traitements aux patients, le Duke Molecular Tumor Board, multidisciplinaire, dirigé par John Strickler, MD, HS'11, et Matthew McKinney, MD'06, HS'06-'09, HS'10-'13, aide les prestataires à identifier les meilleures pratiques, les traitements nouvellement approuvés ou les essais cliniques pour les patients atteints d'un cancer avancé, sur la base du séquençage génétique de leurs tumeurs.

« Dans la médecine de précision du cancer – la bonne thérapie pour le bon patient au bon moment – toutes ces choses sont réunies, les thérapies ciblées, l’immunothérapie, même la chimiothérapie standard, tout cela fait partie de la médecine de précision du cancer. »
-Michael Kastan, MD, PhD

Immunothérapie

L'immunothérapie vise à exploiter la puissance du système immunitaire pour lutter contre le cancer. Cela peut signifier activer le système immunitaire, dynamiser les cellules immunitaires épuisées ou aider les cellules immunitaires à trouver les cellules cancéreuses en les y guidant ou en supprimant les déguisements de « gentil » du cancer.

Le Duke's Center for Cancer Immunotherapy soutient ces efforts en identifiant les découvertes scientifiques fondamentales prometteuses et en constituant des équipes pour traduire ces idées en traitements.

« Il y a ici tellement de chercheurs fondamentaux de classe mondiale qui font des découvertes… »
-Scott Antonia, MD, Ph.D.

« …des découvertes potentiellement traduisibles en stratégies immunothérapeutiques », a déclaré Scott Antonia, MD, PhD, professeur de médecine et directeur fondateur du centre. "C'est ce qui m'a motivé à venir chez Duke, en raison de l'excellente opportunité d'interagir avec des scientifiques fondamentalistes pour développer de nouveaux produits immunothérapeutiques et les introduire en clinique."

Antonia pense que l’immunothérapie a le potentiel de révolutionner le traitement du cancer, mais il reste encore beaucoup à faire pour concrétiser ses promesses. « La preuve du principe est là », a-t-il déclaré, « mais seule une fraction relativement petite de la population bénéficie d’une survie à long terme. Si nous pouvons perfectionner les approches immunothérapeutiques, c’est notre meilleure opportunité.

L'un des travaux d'immunothérapie les plus passionnants facilités par le centre consiste à prélever les propres cellules T d'un patient (un type de lymphocyte), à les manipuler en laboratoire pour les rendre plus efficaces contre les tumeurs, puis à les réinjecter au patient.

Les lymphocytes T peuvent être manipulés en laboratoire de différentes manières. Dans une approche, appelée thérapie cellulaire CAR T, les lymphocytes T sont modifiés avec l'ajout de fragments d'anticorps synthétiques qui se lient à la tumeur du patient, dirigeant ainsi efficacement les lymphocytes T directement vers les cellules tumorales.

Dans une autre approche, appelée thérapie cellulaire adoptive par lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL), le sous-ensemble de cellules T d'un patient qui ont déjà réussi à se frayer un chemin dans la tumeur est extrait puis cultivé en grand nombre avant d'être restitué au patient. Antonia et ses collègues ont récemment publié un article démontrant l'efficacité de l'expansion du TIL dans le cancer du poumon. "Nous effectuons actuellement le travail préparatoire pour développer des essais cliniques utilisant cette approche dans les tumeurs cérébrales, et notre intention est de nous étendre également à de nombreux autres cancers", a-t-il déclaré.

Antonia souligne que les innovations en matière de thérapie par cellules CAR T et de thérapie TIL en cours à Duke sont possibles grâce à des collaborations avec des scientifiques de diverses disciplines, notamment des experts en anticorps comme Barton Haynes, MD, HS'73-'75, professeur de médecine Frederic M. Hanes et Wilton Williams, PhD, professeur agrégé de médecine et de chirurgie au Duke Human Vaccine Institute, et des ingénieurs biomédicaux comme Charles Gersbach, PhD, professeur distingué John W. Strohbehn de génie biomédical à l'École d'ingénierie Pratt.

En outre, les essais cliniques pour ces types de thérapies cellulaires nécessitent des installations spéciales pour concevoir ou développer les cellules, qui sont fournies par le Marcus Center for Cellular Cures de Duke, dirigé par Joanne Kurtzberg, MD, le professeur émérite de pédiatrie Jerome S. Harris et Beth. Shaz, MD, MBA, professeur de pathologie. « Cela a été une collaboration très productive mettant en évidence la position unique de Duke pour développer des stratégies immunothérapeutiques », a déclaré Antonia.

Thérapie ciblée

Les thérapies ciblées exploitent le point faible d'une tumeur : une mutation génétique par exemple. L’avantage est que le traitement tue uniquement les cellules cancéreuses et non les cellules saines. La condition préalable est de connaître la génétique et la biologie de la tumeur spécifique, ce qui n’est pas une tâche simple.

Trudy Oliver, PhD'05, qui a rejoint la faculté du Département de pharmacologie et de biologie du cancer en tant que Duke Science and Technology Scholar, étudie le développement du cancer et la biologie des sous-types de tumeurs, en particulier le cancer épidermoïde du poumon et le cancer du poumon à petites cellules.

"Même au sein du cancer du poumon à petites cellules, il existe des sous-ensembles qui se comportent différemment les uns des autres", a-t-elle déclaré. Certains des traitements qu'elle a identifiés font l'objet d'essais cliniques

« Notre travail suggère que lorsque vous adaptez la thérapie à ces sous-ensembles, vous pouvez faire une différence dans les résultats. »
-Trudy Oliver, PhD'05

Certains des traitements qu'elle a identifiés font l'objet d'essais cliniques.

Sandeep Dave, MD, professeur distingué de médecine à Wellcome, dirige un projet ambitieux visant à analyser la génomique de plus de 100 types différents de cancer du sang. Son projet rationalisera le diagnostic du cancer du sang et découvrira des cibles thérapeutiques potentielles.

"Tous les cancers résultent d'altérations génétiques qui permettent au cancer de survivre et de se développer aux dépens de l'hôte", a-t-il déclaré. « Ces altérations génétiques sont une arme à double tranchant : elles permettent à ces cellules cancéreuses de se développer, mais d’un autre côté, elles confèrent des vulnérabilités spécifiques que nous pouvons potentiellement exploiter. »

Dave a déclaré que ses connaissances en informatique, en génétique et en oncologie l'ont aidé dans la conception du projet, qui utilise d'énormes ensembles de données.

"Nous avons fait le gros du travail en termes de développement d'outils et de méthodologie, qui sont mûrs pour être appliqués à tous les autres types de cancer."
-Sandeep Dave, MD

Disparités en matière de cancer

Les disparités en matière de cancer sont causées par une interaction complexe d’éléments, notamment l’accès aux soins de santé et à d’autres ressources, les barrières institutionnelles, le racisme structurel et la biologie, comme la génétique liée à l’ascendance. Par exemple, certains facteurs biologiques génétiques et éléments sociaux contribuent aux disparités dans de nombreux types de cancer.

« Le traitement du cancer s’approche de cet espace personnalisé où les patients ne sont plus traités selon un paradigme unique. »
-Tammara Watts, MD, PhD

"Il devient de plus en plus évident qu'il existe des différences de résultats en ce qui concerne la race et l'origine ethnique", a déclaré Tammara Watts, MD, PhD, professeur agrégé de chirurgie de la tête et du cou et des sciences de la communication et directrice associée de l'équité, de la diversité et de l'inclusion chez DCI. . « L’hypothèse très large est qu’il existe des changements génétiques liés à l’ascendance qui pourraient jouer un rôle essentiel dans les résultats cliniques disparates que nous observons chaque jour chez nos patients atteints de cancer. »

Par exemple, les patients blancs auto-identifiés atteints d'un cancer de la gorge associé au virus du papillome humain (VPH) obtiennent de meilleurs résultats que les patients noirs auto-identifiés, même en contrôlant des éléments tels que l'accès aux soins de santé, l'éducation et le statut socio-économique.

Watts collabore avec des experts en bioinformatique du DCI pour tenter d'identifier des différences significatives dans l'expression des gènes entre les deux groupes.

«J'essaie de démêler les différences qui peuvent avoir un impact sur les patients défavorisés en fonction de la race et de l'origine ethnique», a-t-elle déclaré. "Mais il pourrait y avoir des différences qui pourraient être utiles pour concevoir des traitements ciblés pour un large groupe de patients."

En effet, un traitement ciblé pour une expression génétique particulière qui pourrait survenir plus fréquemment chez les Noirs aiderait tous les patients présentant cette expression, quelle que soit leur race ou leur origine ethnique.

Watts est loin d'être le seul à mener des recherches sur les disparités en matière de cancer au DCI. Tomi Akinyemiju, PhD, professeur agrégé en sciences de la santé des populations, utilise l'épidémiologie pour étudier à la fois les facteurs biologiques et les éléments sociaux qui contribuent aux disparités dans de nombreux types de cancer.

Jennifer Freedman, PhD, professeure agrégée de médecine, Daniel George, MD'92, professeur de médecine, et Steven Patierno, PhD, professeur de médecine et directeur adjoint de DCI, étudient les bases moléculaires expliquant pourquoi les cancers de la prostate, du sein et du poumon ont tendance à être plus agressifs et mortels chez les patients qui s'identifient comme noirs. Patierno, qui est un leader national dans la recherche sur les disparités en matière de cancer depuis plus de 20 ans, dirige le Duke Cancer Disparities SPORE (Programme spécialisé d'excellence en recherche), financé par le National Cancer Institute. La subvention SPORE soutient ces chercheurs ainsi que d’autres équipes DCI travaillant sur les cancers du sein, du poumon, de l’estomac, de la tête et du cou.

"L'une des choses qui m'impressionne est que [la recherche sur les disparités en matière de cancer] est une priorité élevée au sein de DCI", a déclaré Watts, qui a rejoint la faculté en 2019. "Ces groupes sont activement engagés, collaborent et posent les questions qui entraîneront le changement pour les patients qui ont de pires résultats liés à l’ascendance.

Risque, Détection, Interception

Mieux encore qu’un remède contre le cancer, c’est d’éviter complètement le cancer.

À DCI, Meira Epplein, PhD, professeure agrégée en sciences de la santé des populations, et Katherine Garman, MD'02, MHS'02, HS'02-'06, HS'09, professeur agrégé de médecine, cherchent à réduire l'incidence du cancer de l'estomac en améliorant la détection et le traitement de la bactérie Helicobacter pylori, qui peut déclencher une cascade menant au cancer de l'estomac. Epplein et Garman, également financés par la subvention Duke Cancer Disparities SPORE, espèrent que leurs travaux réduiront les disparités, car les infections à H. pylori et le cancer de l'estomac sont tous deux plus répandus chez les Afro-Américains que chez les Blancs.

Lorsque la prévention du cancer ne réussit pas, la meilleure chose à faire est de le détecter et de le traiter tôt. Un concept relativement nouveau dans le domaine des soins contre le cancer est « l’interception », ce qui signifie attraper le cancer au moment où, ou même juste avant, il apparaît.

"Le but est d'empêcher que la maladie évolue vers une tumeur maligne à part entière", a déclaré Patierno. « En d’autres termes, empêcher le cancer de franchir sa propre ligne d’objectif. »

Patierno envisage un avenir dans lequel les patients atteints de maladies précancéreuses ou d'un cancer précoce pourraient prendre une pilule pour arrêter le développement du cancer sans tuer les cellules – en d'autres termes, un traitement non cytotoxique, contrairement à la chimiothérapie standard.

« Nous savons qu'il est là, mais nous n'allons pas l'empoisonner, le brûler ou le couper, car tout cela a des effets secondaires. Nous allons trouver un moyen non cytotoxique pour empêcher sa progression. C'est le but. »
-Steven Patierno, Ph.D.

Découvrez les anciens qui font la différence
en recherche et soins contre le cancer :

Changer le statu quo : Lori Pierce MD'85

Traiter la personne dans son ensemble : Arif Kamal, MD, HS'12, MHS'15

Cibler les germes de la croissance du cancer : Eugénie S. Kleinerman, MD'75, HS'75

Une découverte qui sort de nulle part : Bill Kaelin, BS'79, MD'82

Article initialement publié dans DukeMed Alumni News, automne 2022.

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Source originale de l’article : Duc aujourd'hui