Médaille d'or pour les étudiants de l'Université de Tel-Aviv au concours international de biologie de synthèse (iGEM) à Paris

Succès impressionnant pour les étudiants de l'Université de Tel-Aviv au concours mondial de biologie de synthèse (iGEM) qui s'est tenu à Paris du 26 au 28 octobre 2022. L’équipe a remporté une médaille d'or pour le développement d’une plateforme qui permet la conception efficace et précise de molécules d'ARN messager afin qu'elles ne s’expriment que dans les cellules cibles (par exemple une tumeur cancéreuse). La technologie aura de nombreuses applications dans tous les domaines de la biomédecine, entre autres pour le développement de traitements innovants pour le cancer, la thérapie génique, les vaccins, l'ingénierie de populations bactériennes, les biocapteurs, les diagnostics etc.

iGEM 2022 groupeL'équipe a également remporté le prix du meilleur modèle, parmi des centaines d’équipes du monde entier, y compris des universités de premier plan telles que le MIT et Harvard.

Compétition internationale de biologie de synthèse initiée en 2003 pour les étudiants du MIT, le concours iGEM est devenu indépendant et s’est élargi pour devenir une compétition internationale réunissant 350 équipes de 46 pays, soit un total de plus de 70 000 participants.

Une équipe multidisciplinaire

L'équipe de l’Université de Tel-Aviv comprenait 11 étudiants de la Faculté d’ingénierie (Tal Tzfoni, Yehuda Lando, Yulie Hagani et Roee Ovadia et Efi Moree, du Département de génie biomédical, capitaine de l’équipe), et des Faculté des sciences exactes, sciences de la vie et sciences sociales (Dor Breier, Nitay Ad-El, Ilan Edelstein, Yoav Navon et Roy Mendel). Elle était supervisée par le Prof. Tamir Tuller du Département de génie biomédical.

Dans le cadre de la compétition, chaque équipe doit concevoir un système innovant qui vise à résoudre un problème dans le domaine de la biologie de synthèse et le réalise en pratique en utilisant des outils d'ingénierie, de biologie et d’informatique à la manière d’une start-up. Le jury est généralement composé de chercheurs et de scientifiques ayant une grande expérience dans le domaine, dont certains ont déjà participé au concours, ou guidé des équipes dans son cadre.

iGEM 2022 laboLes membres de l'équipe expliquent que l'ARNm (Acide Ribonucléique messager) est une molécule représente une sorte d'étape intermédiaire entre le matériel génétique (ADN) et la protéine. Elle encode une séquence de l’ADN que le ribosome « ​​décode » et traduit en protéine dans un processus dit de « traduction ». Les vaccins contre le corona de Pfizer et Moderna ont démontré les avantages de l'utilisation de molécules d'ARN en médecine. Entre autres, il s'agit d'une molécule sûre (contrairement à la molécule d'ADN qui peut s'intégrer dans le génome et donc modifier notre matériel génétique) et relativement modulaire, c'est-à-dire qu'elle peut être « programmée » facilement (contrairement aux protéines) pour résoudre divers problèmes.

«Un moteur de calcul qui permet la conception automatique d'une molécule d'ARN s'exprimant de manière sélective»

Par conséquent, aujourd'hui, l'utilisation de l'ARNm pour résoudre des problèmes plus complexes que le développement de vaccins, comme le traitement du cancer, enflamme l'imagination des chercheurs. Par exemple, si l’on parvient à concevoir une molécule d'ARNm qui ne s'exprime que dans cellules cancéreuses, on pourra y encoder une toxine qui les tuera sans faire de mal aux cellules saines. Il s'agit d'un défi très difficile, car les molécules d'ARN ont tendance à s'exprimer de la même manière dans tous les types de tissus.

Le Prof. Tamir Tuller, superviseur de l'équipe, explique le défi scientifique auquel l'équipe de l'Université de Tel-Aviv s’est trouvé confrontée : « Nous avons décidé de développer un moteur de calcul qui permet la conception automatique d'une molécule d'ARN s’exprimant de manière sélective. L'outil permet entre autres de programmer avec efficacité une structure d'ARN qui fonctionne comme une sorte d'interrupteur  empêchant la traduction de la molécule dans les cellules à préserver. La structure s’ouvre suite à une interaction avec des molécules d'ARN propres à la cellule cible, sélectionnées sur la base de l'un des algorithmes que nous avons développés ».

iGEM 2022 schema« Afin de relever le défi, l'équipe a développé une série de modèles informatiques dont le but est de décrire les processus physiques que traverse la molécule d'ARNm au cours de son activité », ajoute Efi Moree, capitaine de l’équipe. « Entre autres, nous avons modélisé l'auto-repliement de la molécule, son interaction avec le déclencheur et avec le ribosome. De plus, sur la base de ces modèles, nous avons développé une application informatique que les spécialistes dans le domaine pourront facilement utiliser pour concevoir des produits à base d'ARNm ».

« Afin de prouver les capacités de l'outil que nous avons développé, nous avons mené des expériences sur trois organismes différents : la bactérie E. coli, la levure de boulanger et des cellules de mammifères. Les expériences ont démontré le potentiel de la plateforme. Entre autres, nous avons démontré pour la première fois la possibilité d'activer une molécule d'ARNm par un autre ARNm dans une cellule eucaryote. Nous avons également montré l’amélioration de nos performances par rapport aux résultats récemment publiés dans un magazine leader dans le domaine de la biologie de synthèse », a expliqué Matan Arbel, entraineur de l'équipe, doctorant à la Faculté des sciences de la vie de l’UTA, qui avait déjà participé au concours précédemment.

L’équipe a déjà remporté de nombreux autres succès dans d’autres cadres, notamment, le prix de la meilleure affiche lors de la première conférence israélienne de biologie de synthèse. Un brevet basé sur des modèles développés par l'équipe a également été déposé.  De plus, le groupe Lonza, actif dans le domaine de l’industrie chimique et pharmaceutique, qui s'est montré enthousiasmé par le potentiel du projet, s’est joint aux sponsors de l’équipe dans le but de coopérer au développement du projet.

 

Photos:

1. 2.  L'équipe d'étudiants de l'Université de Tel-Aviv

3.  Description schématique de la plateforme (Crédit: Porte-parole de l'Université de Tel-Aviv)

 

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