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Mutations dans le cancer : Défis et innovations

Explorer comment les changements génétiques dans les cellules cancéreuses influencent l'efficacité des traitements.

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Les cellules de notre corps peuvent avoir des changements génétiques hérités ou acquis. Pour les cellules cancéreuses, ces changements se produisent plus souvent. On trouve souvent dans ces cellules de nombreuses Mutations absentes chez les cellules saines. Ces mutations peuvent rendre les cellules cancéreuses résistantes aux traitements, ce qui impacte l'efficacité des médicaments.

Le Rôle des Mutations dans le Cancer

Une grande base de données appelée COSMIC suit ces mutations spécifiquement dans le cancer. Elle contient des millions de mutations enregistrées à partir de nombreux échantillons de cancer. En moyenne, chaque échantillon a environ 15 mutations différentes. Ces mutations peuvent interférer avec la façon dont les médicaments se lient à leurs cibles, entraînant des échecs de traitement. Par exemple, certaines mutations dans un gène appelé EGFR sont liées à la Résistance contre certains médicaments contre le cancer, comme le cetuximab et le gefitinib. De même, d'autres mutations peuvent rendre les cellules cancéreuses résistantes à des médicaments comme le trastuzumab.

Des recherches montrent qu'environ la moitié des patients atteints de cancer pourraient déjà avoir une résistance aux traitements avant même de commencer la thérapie. Cette résistance est liée à des variations génétiques souvent négligées lors du développement de nouveaux médicaments. Du coup, beaucoup de médicaments voient leur efficacité considérablement réduite à cause de ces mutations.

Comment les Mutations Affectent la Liaison des Médicaments

Les mutations peuvent changer la forme ou la composition des protéines que les médicaments sont censés cibler. Cela peut entraîner trois problèmes principaux :

  1. Obstruction stérique : Des changements dans la forme de la protéine qui bloquent physiquement le médicament.
  2. Changements conformationnels : Des altérations dans la forme de la protéine qui peuvent affecter l'attachement du médicament.
  3. Affinité de liaison réduite : Les mutations peuvent affaiblir la connexion entre le médicament et sa cible, rendant le médicament moins efficace.

Comme solution, les chercheurs suggèrent de concevoir des médicaments pouvant se lier à plusieurs variations d'une protéine cible. Cette approche pourrait mener à des traitements efficaces contre différentes mutations sans avoir besoin de nouveaux médicaments pour chaque variante.

La Promesse des Anticorps Multi-Spécifiques

Les anticorps sont des protéines que notre corps produit pour lutter contre les infections. Ces protéines sont maintenant conçues pour agir comme traitements contre le cancer. Ils sont connus pour leur capacité à se lier solidement à leurs cibles, avoir une longue durée de vie dans le corps, et sont progressivement perfectionnés pour mieux performer contre le cancer.

Une idée innovante consiste à créer des anticorps "à dualité spécifique" qui peuvent cibler plus d'un type de protéine cancéreuse avec un seul anticorps. Cela peut inclure le ciblage à la fois des versions normales et mutées des protéines cancéreuses. Une telle approche a montré des promesses dans des domaines comme le traitement des infections où les anticorps peuvent se lier à plusieurs souches d'un virus.

Cependant, dans le cancer, différentes mutations peuvent changer des parties clés des protéines, donc créer un anticorps universel nécessite un design soigné pour garantir qu'il puisse encore se lier efficacement malgré ces changements.

HER2 et son Rôle dans le Cancer

HER2 est un gène qui, lorsqu'il est altéré, peut conduire à des types de cancer agressifs, en particulier dans les cancers du sein et de l'estomac. Environ 15-30% des cas de cancer du sein impliquent une surexpression de HER2, et environ 4% des patients ont des mutations dans ce gène qui compliquent le traitement. Ces mutations peuvent apparaître avant ou pendant le traitement, compliquant encore plus les soins aux patients.

Actuellement, il existe plusieurs anticorps approuvés qui ciblent HER2, mais certains patients avec des mutations ont montré une résistance à ces traitements. Les chercheurs analysent maintenant des mutations spécifiques, comme S310F et S310Y, qui semblent fournir une résistance au médicament connu qui cible HER2, le Pertuzumab.

Concevoir un Meilleur Anticorps

Des études récentes se sont concentrées sur la modification des anticorps pour les rendre efficaces contre ces mutations. En utilisant des méthodes informatiques, les scientifiques conçoivent des anticorps qui conservent leur capacité à se connecter au HER2 standard tout en étant capables de se lier à ses formes mutées.

Le processus de design implique d'identifier les zones clés dans l'anticorps qui interagissent avec la protéine HER2. Une fois identifiées, les chercheurs apportent des changements spécifiques à ces zones pour améliorer les capacités de liaison de l'anticorps. Cette approche permet de créer des anticorps qui pourraient potentiellement fonctionner pour un plus large éventail de patients avec diverses mutations.

Ingénierie des Anticorps Multi-Spécifiques

Le processus pour créer des anticorps multi-spécifiques efficaces implique plusieurs étapes. Dans un premier temps, les chercheurs conçoivent des bibliothèques de variations d'anticorps pour tester leurs capacités de liaison. Ces bibliothèques se composent de nombreuses versions altérées d'anticorps qui peuvent avoir une spécificité améliorée pour des protéines cancéreuses avec mutations.

Après avoir généré cette bibliothèque diversifiée, ils sélectionnent des candidats anticorps montrant des résultats prometteurs en se Liant aux formes mutées de HER2 ainsi qu'à la version normale. Plusieurs rounds de sélection aident à affiner les meilleurs candidats. Ce processus de design et de sélection itératif permet aux chercheurs d'identifier des anticorps susceptibles de répondre efficacement à plusieurs mutations cancéreuses.

Tests et Résultats

Une fois que des candidats prometteurs sont identifiés, chaque anticorps est rigoureusement testé pour déterminer à quel point ils se lient aux protéines cibles. Ces tests impliquent souvent l'utilisation d'essais spécifiques pour mesurer la force de liaison. Les résultats indiquent que certains anticorps modifiés peuvent se lier même en présence de mutations qui provoquaient auparavant une résistance.

Des processus d'analyse supplémentaires examinent comment ces anticorps modifiés fonctionnent dans des environnements cellulaires. Ils peuvent observer comment de tels anticorps affectent le comportement des cellules cancéreuses, en particulier en relation avec des voies de signalisation essentielles qui conduisent à la croissance du cancer.

Implications pour le Traitement du Cancer

Le développement d'anticorps multi-spécifiques a des implications importantes pour le traitement du cancer. Cela ouvre la possibilité d'utiliser un seul agent thérapeutique efficace contre diverses mutations sans avoir besoin de traitements sur mesure pour chaque patient. Cela pourrait faire gagner du temps, réduire les coûts et les efforts dans le développement de nouveaux médicaments.

De plus, considérer tôt les mutations potentielles dans les populations de patients pourrait aider à rationaliser le processus de développement des médicaments. Concevoir de manière proactive des médicaments pour de larges populations pourrait éventuellement mener à des résultats plus réussis et à un indice thérapeutique plus élevé, ce qui signifie que les médicaments seraient efficaces tout en minimisant les effets secondaires.

Conclusion

Comprendre comment les mutations dans le cancer impactent la réponse aux médicaments est essentiel pour améliorer les résultats des traitements. L'approche innovante de concevoir des anticorps multi-spécifiques représente un développement prometteur dans la thérapie du cancer, visant à relever efficacement le défi de la résistance aux médicaments. Cette approche souligne l'importance d'utiliser les données génétiques existantes pour guider la création de thérapies ciblées qui pourraient bénéficier à un large éventail de patients.

Au fur et à mesure que la recherche progresse, l'espoir est de peaufiner ces stratégies, permettant une meilleure gestion du cancer et finalement, d'améliorer les taux de survie des patients face à cette maladie difficile.

Source originale

Titre: Computational Engineering of a Therapeutic Antibody to Inhibit Multiple Mutants of HER2 Without Compromising Inhibition of the Canonical HER2

Résumé: Genomic germline and somatic variations may impact drug binding and even lead to resistance. However, designing a different drug for each mutant may not be feasible. In this study, we identified the most common cancer somatic mutations from the Catalogue of Somatic Mutations in Cancer (COSMIC) that occur in structurally characterized binding sites of approved therapeutic antibodies. We found two HER2 mutations, S310Y and S310F, that substantially compromise binding of Pertuzumab, a widely used therapeutics, and lead to drug resistance. To address these mutations, we designed a multi-specific version of Pertuzumab, that retains original function while also bindings these HER2 variants. This new antibody is stable and inhibits HER3 phosphorylation in a cell-based assay for all three variants, suggesting it can inhibit HER2-HER3 dimerization in patients with any of the variants. This study demonstrates how a small number of carefully selected mutations can add new specificities to an existing antibody without compromising its original function, creating a single therapeutic antibody that targets multiple common variants, making a drug that is not personalized yet its activity may be.

Auteurs: Sapir Peled, J. Guez-Haddad, N. Zur Biton, G. Nimrod, S. Fischman, Y. Fastman, Y. Ofran

Dernière mise à jour: 2024-03-29 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.21.550003

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.21.550003.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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