Des chercheurs innovent en mesurant de manière non invasive l’expression des gènes à des endroits ciblés du cerveau
Région du striatum (à gauche) dans le cerveau d’un rongeur avec barrière hémato-encéphalique ouverte. Protéine fluorescente verte exprimée dans la région du striatum du cerveau d’un rongeur (à droite) en réponse à une activité neuronale induite. Crédit : Laboratoire d’imagerie non invasive/Université Rice
La capacité de modifier ou d’empêcher l’expression de gènes défectueux dans le cerveau pourrait être exploitée comme un puissant traitement contre les maladies neurodégénératives. Cependant, les fondements moléculaires du cerveau vivant sont encore largement inaccessibles, ce qui entrave les progrès de ces thérapies prometteuses.
Les méthodes disponibles pour sonder le cerveau ne sont pas tout à fait à la hauteur de la tâche. La méthode la plus efficace pour enregistrer des informations moléculaires provenant de plusieurs gènes est la biopsie, une procédure invasive à haut risque.
Une étude publiée aujourd’hui dans Progrès scientifiques décrit une nouvelle technologie développée par le laboratoire de l’Université Rice dirigé par le bioingénieur Jerzy Szablowski qui pourrait changer la donne en matière de thérapie génique basée sur le cerveau. Appelé « Recovery of Markers through InSonation » (REMIS), le nouvel outil non invasif peut mesurer l’expression de la thérapie génique ou des gènes endogènes dans des régions cérébrales spécifiques.
« Notre capacité limitée à mesurer l’expression des gènes a des conséquences importantes sur l’avenir de la thérapie génique », a déclaré Szablowski. « Par exemple, dans la plupart des cas, il n’est pas possible de confirmer de manière non invasive si la thérapie génique a atteint le cerveau avec succès, combien de temps elle y reste et quelles régions du cerveau sont affectées. Notre étude montre qu’il est possible de mesurer l’expression des gènes et l’administration de la thérapie génique dans des régions cérébrales spécifiques grâce à une procédure d’échographie relativement simple. »
REMIS s’appuie sur les travaux antérieurs de Szablowski et de ses collaborateurs qui se sont concentrés sur des molécules modifiées appelées marqueurs d’activité libérés (RMA). Grâce à la plateforme RMA, les chercheurs ont introduit dans le cerveau un rapporteur d’expression génétique synthétique, qui à son tour a produit une protéine capable de passer du cerveau à la circulation sanguine, où elle a pu être facilement récupérée et mesurée à l’aide d’un test sanguin d’une sensibilité exceptionnelle : l’expression de RMA dans seulement 12 neurones a pu être détectée de manière fiable dans le sang.
L’inconvénient de cette première version de la technologie était que les marqueurs traversaient la barrière hémato-encéphalique sans distinction et ne pouvaient donc pas être reliés à des régions cérébrales spécifiques. REMIS a résolu le problème en utilisant des ultrasons pour acheminer les marqueurs protéiques modifiés dans la circulation sanguine uniquement à partir d’emplacements ciblés dans le cerveau.
« Nous avons ici créé des marqueurs qui ne peuvent pas traverser ces vaisseaux sanguins jusqu’à ce qu’ils soient stimulés par des ultrasons », a déclaré Szablowski.
Un autre avantage de REMIS est qu’il permet également de mesurer l’expression génétique naturelle. C’est le cas par exemple du gène c-Fos, utilisé comme marqueur de l’activité neuronale. Cela souligne le potentiel de REMIS non seulement pour la thérapie génique, mais aussi comme outil de diagnostic et de recherche.
« Nous sommes particulièrement enthousiasmés par cette technologie, d’autant plus que notre travail a déjà conduit à un essai clinique financé avec nos collègues du Baylor College of Medicine et du MD Anderson Cancer Center », a déclaré Szablowski.
L’essai consistera à utiliser des ultrasons focalisés pour libérer dans la circulation sanguine des protéines présentes dans le cerveau de patients atteints de la maladie de Parkinson, ce qui pourrait apporter de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires impliqués dans la maladie. Cependant, Szablowski a déclaré qu’une application plus immédiate de REMIS consiste à surveiller le succès de l’administration de gènes dans le cerveau.
« La thérapie génique est l’une des frontières les plus passionnantes de la médecine, mais nous devons disposer d’outils pour savoir si la thérapie génique atteint la partie du cerveau qu’elle est censée atteindre et fonctionne comme prévu », a déclaré Szablowski. « REMIS offre une option non chirurgicale pour y parvenir, en utilisant potentiellement la thérapie génique elle-même comme marqueur. C’est un avantage considérable puisque des méthodes telles que la tomographie par émission de positons (TEP) impliquent le développement clinique de nouvelles sondes pour chaque nouvelle thérapie. »
Plus d’information:
Joon Pyung Seo et al, Mesure acoustique ciblée de l’expression du transgène dans le cerveau, Progrès scientifiques (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adj7686
Fourni par l’Université Rice
Citation:Des chercheurs innovent en mesurant de manière non invasive l’expression des gènes à des endroits ciblés du cerveau (2024, 7 août) récupéré le 7 août 2024 à partir de
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