Cytokines de conception pour la fabrication et la sécurité des médicaments

Dans un réacteur, le Prof. Nico Lachmann produit en continu des cellules immunitaires spécifiques et matures à partir de cellules souches pluripotentes induites. © Fraunhofer ITEM / Le Prof. Lachmann utilise différents systèmes évolutifs pour produire en continu des cellules immunitaires humaines spécifiques et matures à partir de cellules souches pluripotentes induites. © Fraunhofer ITEM

Pour éviter les expérimentations animales et tester les thérapeutiques de manière encore plus précise, l'industrie pharmaceutique recourt de plus en plus aux cellules immunitaires humaines. Leur disponibilité était jusqu'à présent limitée. Des chercheurs du Fraunhofer ont réussi à transférer la fabrication de cellules immunitaires sur mesure du laboratoire à la production industrielle.

Que ce soit pour de nouveaux traitements contre le cancer ou le développement et la validation de nouveaux médicaments – dans la médecine moderne, les cellules immunitaires humaines et les préparations de cellules immunitaires jouent un rôle de plus en plus important. Pour les obtenir pour la recherche en santé, l'industrie dépendait longtemps de donneurs humains ou utilisait des lignées cellulaires de différentes formes de cancer. Le problème : ces processus ne pouvaient pas être standardisés, car chaque personne et chaque cellule cancéreuse est unique. Un changement de jeu a été une découverte de deux chercheurs en cellules souches du Japon et du Royaume-Uni : en 2006, ils ont réussi à transformer des cellules de la peau matures en ce qu’on appelle des cellules souches pluripotentes induites (iPSC), qui peuvent ensuite se différencier à nouveau en différents types de cellules. Pour cela, Yamanaka et Gurdon ont reçu en 2012 le prix Nobel le plus rapide de l’histoire de la médecine.

Ces iPSC – et leur capacité à se diviser indéfiniment et à se différencier – sont exploitées par le Prof. Nico Lachmann et son équipe de l’Institut Fraunhofer pour la Toxico­logie et la Médecine Expérimentale ITEM et de l’Université Médicale de Hanovre MHH. Les chercheurs ont développé une méthode jusqu’ici unique pour produire en continu des cellules immunitaires spécifiques et matures à partir de ces iPSC – et ce, dans des systèmes évolutifs, du petit échelle à l’utilisation industrielle. Cela se fait dans un appareil qui ressemble à une grande boule de neige. Les cellules souches sont placées dans une solution et maintenues en mouvement constant. Grâce à des processus biologiques innovants, elles produisent alors en continu les cellules immunitaires ciblées. Il faut renouveler les iPSC après environ trois mois pour garantir une qualité constante.

Cellules immunitaires à grande échelle

Le point fort de la méthode : elle est conçue en 3D, alors qu’auparavant en 2D au fond d’une boîte de Petri. Ainsi, il est possible de produire des quantités nettement plus importantes de cellules immunitaires de conception. La taille peut être étendue à volonté. Le Prof. Lachmann souligne : « Nous avons travaillé pendant trois ans pour déterminer le meilleur milieu, l’angle, la vitesse, et pour ajuster de nombreux paramètres afin de standardiser la fabrication de cellules immunitaires à partir d’iPSC. La méthode ainsi optimisée constitue un grand progrès pour la recherche et l’évaluation des candidats-médicaments, car nous pouvons tester leur efficacité et leur sécurité directement sur les structures humaines cibles, sans passer par des expérimentations animales. »

Sa groupe s’est d’abord spécialisé dans les macrophages, c’est-à-dire des cellules phagocytaires, qui jouent un rôle important dans la réponse immunitaire humaine, par exemple en combattant des bactéries. Ensuite, Prof. Lachmann et son équipe souhaitent développer des tests de puissance basés sur des cellules (par exemple pour des médicaments contre le cancer). Ces systèmes de test peuvent mesurer la force d’action des médicaments biologiques et biotechnologiques et jouent un rôle essentiel dans le contrôle qualité et la libération des principes actifs et médicaments. En s’appuyant sur leur technologie clé pour la production continue de macrophages, les chercheurs veulent également développer de nouvelles méthodes de fabrication pour différents produits de cellules immunitaires entièrement standardisés et des immunothérapies basées sur des cellules, afin d’explorer d’autres applications.

Large éventail d’applications

Le potentiel des cellules immunitaires de conception est énorme : elles peuvent, par exemple, être génétiquement modifiées pour briller lorsqu’elles détectent des contaminants dans des médicaments. Ceux-ci ne sont actuellement détectés qu’avec des méthodes très coûteuses. Des tissus cutanés artificiels, déjà utilisés pour tester des cosmétiques, pourraient – enrichis en cellules immunitaires – mieux représenter les réactions d’un organisme humain. Il serait également envisageable de tester la qualité de l’air à l’aide de telles cellules, car lors de l’inhalation, ce sont principalement des macrophages et d’autres cellules immunitaires qui réagissent en premier aux polluants atmosphériques. Et n’oublions pas le pouvoir thérapeutique : à l’avenir, des cellules immunitaires artificielles, spécifiquement adaptées, pourraient même guérir des maladies comme le cancer chez des patients.

Il n’est donc pas surprenant que les entreprises pharmaceutiques, les fabricants de cosmétiques, mais aussi les organisations de recherche manifestent déjà un grand intérêt pour cette méthode et pour les cellules immunitaires de conception. « La demande nous confirme que cette technologie a un grand potentiel pour une application pratique. Nous en évaluons actuellement le potentiel », se réjouit Nico Lachmann.