Surmonter les défis en matière de santé du Canada grâce à la biologie des systèmes
L’Institut de la biologie des systèmes d’Ottawa (IBSO, Université d’Ottawa) et le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) mettent actuellement sur pied une initiative prometteuse sur la biologie des systèmes qui vise à surmonter quelques-uns des plus importants défis actuels en matière de santé.
La biologie des systèmes consiste à adopter une approche holistique pour l’étude du corps et des maladies. « Ce champ multidisciplinaire de la recherche biomédicale est l’une des approches les plus prometteuses pour la découverte et la validation de nouveaux traitements », explique la directrice de l’Institut, Mary-Ellen Harper (Ph.D.).
L’IBSO déploiera ses capacités en métabolomique, en protéomique, en biologie mitochondriale, en expression génique et en systèmes modèles pour compléter l’expertise du CNRC en intelligence artificielle (IA), bio-informatique et thérapeutiques en santé humaine. Joignant leurs forces, les experts pourront ainsi faire avancer les projets consacrés à la COVID-19, aux thérapies cellulaires et géniques axées sur le cancer et aux maladies qui affectent les personnes âgées. L’entente offre également un cadre de travail pour créer des projets de recherche dans des domaines d’intérêt mutuel.
Cette collaboration se concrétisera par la publication d’articles scientifiques, la formation d’un personnel hautement qualifié ainsi que la création de propriétés intellectuelles et de technologies habilitantes. Elle offrira aussi des possibilités de partenariats au secteur canadien de la biotechnologie dont les acteurs pourront ainsi exploiter les résultats de la recherche sous la forme de produits commercialisables et utiles pour les patients.
« Cette nouvelle entente contribue à renforcer la collaboration de longue date entre le CNRC, l’Université d’Ottawa et nos instituts de recherche hospitaliers affiliés, déclare Sylvain Charbonneau, vice-recteur à la recherche de l’Université d’Ottawa. Œuvrant à l’intersection de la biologie, de la technologie et du calcul, nos scientifiques profiteront de cette expertise collective afin de mieux comprendre des maladies touchant des centaines de milliers de Canadiennes et Canadiens. »
Collaborateurs
- Institut de la biologie des systèmes d’Ottawa (IBSO)
- Centre de recherche en technologies numériques du CNRC
- Centre de recherche en thérapeutique en santé humaine du CNRC
Collaborations actuelles
À la recherche de nouvelles solutions face aux défis sanitaires de la COVID-19
Des chercheuses et chercheurs de l’IBSO et du Centre de recherche en technologies numériques du CNRC étudient les réponses complexes de l’organisme humain face à l’infection par le virus de la COVID‑19.
Plusieurs projets en cours examinent les liens entre la COVID‑19, le delirium et la démence. Le delirium est un indicateur de vulnérabilité du cerveau, ainsi qu’un facteur de risque dans le développement de démence. Environ 10 pour cent des patients atteints de la COVID-19 éprouvent un delirium. Les équipes de recherche espèrent parvenir à déterminer si une infection par le coronavirus augmente le risque d’être atteint de démence plus tard dans sa vie.
« Ces projets de recherche novateurs allient les capacités de l’IBSO en lipidomique, en métabolomique et en biologie mitochondriale avec notre expertise en analyse des données et nos approches basées sur l’IA », explique Miroslava Cuperlovic-Culf (Ph.D.), du CNRC, qui collabore avec les chercheuses Steffany Bennett (Ph.D.) et Mary-Ellen Harper (Ph.D.), de l’IBSO. « Nous espérons ouvrir de nouvelles voies pour le traitement de la COVID‑19 et répondre aux préoccupations sanitaires post‑COVID‑19 », ajoute-elle.
À la recherche de thérapies cellulaires et de thérapies géniques accessibles
Les thérapies cellulaires et les thérapies géniques peuvent s’avérer décisives pour les patients aux prises avec une maladie qui met leur vie en danger, comme les cancers et certaines maladies génétiques, mais il est difficile de les adapter à chaque application thérapeutique et de les produire en vue d’une utilisation clinique. Les chercheuses et chercheurs du Centre de recherche sur les technologies numériques et du Centre de recherche en thérapeutique en santé humaine du CNRC collaborent avec l’IBSO, la Faculté de génie de l’Université d’Ottawa et d’autres partenaires universitaires pour appliquer l’IA à la conception et à la production de ces thérapies prometteuses.
Ils utiliseront ainsi l’IA pour améliorer la conception des thérapies géniques et de leurs vecteurs d’administration dans le cadre de la lutte contre les maladies génétiques. Les chercheuses et chercheurs appliqueront aussi diverses techniques d’analyse de données pour comprendre et prévoir les interactions entre différents types de molécules qui interviennent dans les thérapies cellulaires et ils appliqueront les résultats obtenus à la conception de ces molécules.
Côté production, l’équipe créera un jumeau des bioréacteurs à l’intérieur desquels sont produits les agents des thérapies cellulaires et géniques. Ils pourront ainsi optimiser les conditions de production et obtenir un produit de haute qualité en plus grande quantité pour les essais précliniques et cliniques.
« Notre collaboration avec l’IBSO permet d’établir un lien entre les développeurs de thérapies cellulaires et géniques, les experts de la biofabrication, les spécialistes de l’IA et les cliniciens et vise à rendre ces thérapies plus accessibles aux patients », précise Kelley Parato, directrice du programme Défi « Technologies de rupture au service des thérapies cellulaires et géniques » du CNRC.
« Nous avons la chance de tirer parti de l’expertise de plusieurs chercheurs de l’IBSO, dont Derrick Gibbings (Ph.D.) et Ted Perkins (Ph.D.), qui nous épaulent dans nos efforts en vue d’augmenter l’innocuité, l’efficacité et la spécificité des thérapies personnalisées tout en diminuant leur coût et leurs effets secondaires », ajoute Kevin Thomson (Ph.D.), directeur du programme Défi « Intelligence artificielle au service de la conception » du CNRC.
Mise au point d’outils diagnostiques présymptomatiques pour les maladies liées à l’âge
D’ici 2050, les personnes âgées devraient représenter 25 pour cent de la population canadienne et cette réalité démographique s’accompagnera d’une série de défis liés à leur santé et à leur bien-être.
Des équipes de recherche de l’IBSO et du CNRC tentent d’établir des méthodes qui permettront le dépistage précoce et présymptomatique des démences et de la maladie de Parkinson en combinant la biologie des systèmes à l’IA et aux techniques avancées d’analyse des données. Le diagnostic précoce et les modèles pathologiques devraient aboutir à des traitements et des mesures de préventions plus efficaces.
« Souvent, lorsqu’une démence est diagnostiquée, il y a déjà une accumulation importante d’alpha-synucléine mal repliée et agrégée dans le cerveau, explique Jagdeep Sandhu (Ph.D.), du CNRC, qui travaille avec Steffany Bennett (Ph.D.), de l’IBSO. Si l’on parvient à identifier précocement les patients les plus susceptibles de développer une démence, on pourra commencer à les traiter beaucoup plus tôt afin de retarder l’apparition de la maladie et de ses symptômes, voire de les éviter complètement. »
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