Le cancer du sein, une tumeur solide, le type de cancer le plus répandu, touchera 1 femme sur 8 et tue ~700 000 femmes chaque année. Supérieures aux chimio- et radio-thérapies, les thérapies dites « ciblées » agissent spécifiquement sur les cellules cancéreuses tout en préservant les organes sains (médecine de précision). Ce sont en particulier les anticorps armés (ADC : antibody-drug conjugate), où un anticorps de la cellule cancéreuse transporte une charge utile toxique vers les récepteurs spécifiques à la tumeur.
Les ADC sont produits par la fixation chimique de toxines sur un anticorps; la majeure partie du coût des ADC est liée à la technologie du « linking » (jusqu’à ¾ du coût final). Le marché des ADC et immunotoxines croît de ~9% par an et devrait atteindre 86 milliards de dollars d’ici 2028. Bien que performants, les ADC présentent des défauts : inefficacités par délivrance hors cible, faible diffusion dans la tumeur, faible pénétration dans la cellule, sévères problèmes de toxicité par libération incontrôlée des charges toxiques.
Une solution est apportée par les immunotoxines recombinantes (RITs) : ces protéines de fusion sont composées, par combinaison génétique, d’une toxine protéique et d’un domaine de ciblage qui est maintenant un fragment d’anticorps beaucoup plus petit. Cette taille réduite améliore considérablement le transport à l’intérieur de la tumeur puis l’« endocytose » dans l’intérieur de la cellule. Autre avantage décisif, les RITs sont produits en une unique étape de biosynthèse, évitant ainsi la laborieuse fixation chimique. Trois RITs sont approuvés sur le marché, de nouvelles molécules candidatent pour traiter divers cancers, des essais cliniques sont en cours.
Des améliorations des RITs sont néanmoins attendues, en premier lieu la réduction de l’immunogénicité causée par la fraction toxine. Dans une dernière génération, la substitution de toxines non humaines par des protéines cytolytiques d’origine humaine conduit à des anticancéreux NON immunogènes : ces « human cytolytic fusion proteins » (hCFP) s’avèrent très prometteuses. Parmi les toxines humaines (MAP tau, RNases, DAPk), on distingue Granzyme-B, une protéase générée dans nos granules de lymphocytes T et nos cellules NK (« natural killers ») : lié à un domaine ciblant, le « targeted Granzyme-B » est à l’avant-garde de l’oncologie biomédicale.
Un défi majeur à relever : la fabrication de RITs et hCFP
Ils intoxiquent les organismes d’expression habituels (cellules de mammifères, cellules d’insectes, levures, bactéries), entraînant des coûts exorbitants qui compromettent leur développement commercial : on détecte ainsi un coût de ~2M$ pour un lot pré-clinique de targeted Granzyme-B.
Ce défi peut être résolu avec des plantes, car leur chloroplaste permet l’accumulation de molécules toxiques. Testées avec succès au laboratoire, les plantes supérieures, à cause de structures hétérogènes, croissance lente, récolte et transformation aval ardues, investissement très élevés pour assurer le confinement de ces OGMs, souffrent cependant de sérieuses limitations pour une extrapolation industrielle, illustrées par de récents échecs tonitruants (feuilles de tabac transgénique).
En place de plantes transgéniques entières, des cellules transgéniques de végétaux et de microalgues se sont montrées être des systèmes performants pour la production d’immunotoxines. Micro-organismes unicellulaires, les microalgues (le « phytoplancton ») offrent les avantages d’une croissance extrêmement rapide (doublement en qqs heures), d’une flexibilité génétique, de populations parfaitement uniformes conduisant à des lots homogènes, et produisant la haute qualité nécessaire aux thérapies humaines.
La technologie Ninkarak®
Cette technologie de Iaso Bioproduction vise à faire passer la bioproduction de protéines de fusion du stade du laboratoire au niveau industriel à grande échelle et entreprend le développement de lignées cellulaires exclusives de microalgues. La biomasse est cultivée par fermentation hétérotrophique en aérobie, utilisant les équipements technologiques standards de l’industrie biopharmaceutique, conformes aux contraintes cGMP. Sachant comment adapter les lignées de microalgues à des sources de carbone hétérotrophe, nous n’avons nul besoin d’opérer une photosynthèse dans des photobioréacteurs non-pharmaceutiques, non-qualifiés, non-industriels !
Les preuves de concept sont disponibles au laboratoire : production de RITs en cellules végétales et microalgues, croissance hétéro- et mixotrophique, abondante littérature sur protéines recombinantes produites par microalgues transgéniques, générées par biologie de synthèse (syn bio). La prochaine étape de la société, sa mission, est la mise à l’échelle d’un bioprocédé et la commercialisation de produits :
NINKARAK® : biosynthèse en une étape, par microalgues transgéniques, d’immunotoxines humaines conjuguant un médiateur induisant l’apoptose (ex. Granzyme-B) à de petits fragments d’anticorps (scFv, nanobodies), ciblant des marqueurs spécifiques à diverses tumeurs solides. Le premier objectif est la lutte contre le cancer du sein.
Les innovations et le savoir-faire en procédés amont (USP) et aval (DSP) permettront non seulement d’accéder à des biomolécules récalcitrantes, mais aussi d’apporter une diminution significative des coûts de production de n’importe quelle protéine de fusion, pour des applications allant de l’oncologie à d’autres domaines thérapeutiques (anti-infectieux, maladies nosocomiales, vaccins, …).
A propos d’IASO Bioproduction
Forte d’un siècle et demi d’expériences, son équipe de 4 Iaso (Industrial Algae Scale-Up Organization) Bioproduction combine science biologique, génétique végétale, ingénierie chimique, bioprocédés, gestion et investissements. Outre la production industrielle de biomasses et d’extraits de microalgues natives, elle a déjà produit et breveté, par microalgues transgéniques, des protéines biothérapeutiques (vaccins VIH, hépatite C, anticorps).
Ses 2 partenaires en syn bio sont de renommée mondiale en génétique des microalgues : à Bielefeld (DE), le Pr. Kruse dirige CeBiTec Algal Biotech et Bio-Compete IIT GmbH. À Londres (UK), le Pr. Purton dirige Uni College Algal Biotech et Synthetica Biotech Ltd.
Son partenaire en oncologie est le leader mondial des protéines de fusion cytolytiques humaines (publications, brevets, essais précliniques) : à University Cape Town (ZAF), le Pr. Barth dirige un groupe expert en immunothérapies ciblées.
Iaso Bioproduction approche des hôpitaux et institutions spécialisés en immuno-oncologie (en FR, DE, USA, UK, KR, …).
Elle recherche d’une part, des collaborations avec des acteurs de l’oncologie, d’autre part 1,6 M€ pour engager TRL4 (scale-up feasability, en 2 ans).
Plus d’infos sur NINKARAK®, la technologie microalgue pour protéines de fusion cytolytiques humaines
NINKARAK® est une technologie innovante utilisant des microalgues transgéniques pour produire des immunotoxines recombinantes (RITs) de nouvelle génération, ciblant principalement le cancer du sein, une tumeur solide qui touche 1 femme sur 8.
Les thérapies ciblées, comme les anticorps armés (ADCs, antibody-drug conjugates), sont plus efficaces et moins délétères que les chimio- et radiothérapies classiques, mais présentent des limitations en termes de coût et d’effets secondaires. Les RITs, protéines de fusion composées d’une toxine protéique et d’un petit fragment d’anticorps, offrent des avantages significatifs par rapport aux ADCs traditionnels :
• meilleure pénétration tumorale et cellulaire grâce à leur taille réduite
• production en une seule étape de biosynthèse, évitant la fixation chimique laborieuse et coûteuse
Dans la nouvelle génération des ‘’human cytolytic fusion proteins’’ (hCFPs), l’immunogénicité des RITs est considérablement réduite en utilisant des protéines cytolytiques d’origine humaine comme le Granzyme-B.
La production de RITs et hCFPs est un défi majeur en raison de leur toxicité pour les organismes d’expression habituels. NINKARAK® résout ce problème en utilisant des microalgues transgéniques, dont le chloroplaste permet l’accumulation de molécules toxiques, avec de nombreux avantages :
• production par fermentation hétérotrophique à grande échelle
• utilisation d’équipements standards de l’industrie biopharmaceutique
• réduction significative des coûts de production
• applicabilité à diverses protéines de fusion pour différentes applications thérapeutiques.
L’objectif principal est de développer des traitements contre le cancer du sein, puis d’autres tumeurs solides avec des applications potentielles dans d’autres domaines thérapeutiques (anti-infectieux, vaccins).
NINKARAK® est la première de 4 technologies développées par IASO BIOPRODUCTION : les suivantes seront AlgaVax® (vaccins comestibles oraux, thermostables), puis AlgaPharm® (innovation en galénique mucosale par vectorisation en organites intra-cellulaires) et enfin AlgaTherapeutics® (essor à long terme des microalgues comme plateformes d’expression de glycoprotéines, anticorps monoclonaux).
Ninkarak est la déesse mésopotamienne de la santé.
IASO Bioproduction présentera son activité lors du Congrès européen Innovative Biologics and CMC Challenges vol.2 des 11 et 12 mars 2025 au Brussels South Charleroi BioPark