La vie de Doug Melton a irrévocablement changé le jour où son enfant a été diagnostiqué avec une maladie potentiellement mortelle. Mais contrairement à la plupart des autres parents de cette situation, il était un biologiste moléculaire de manière unique pour faire quelque chose.

Maintenant, plus de 30 ans plus tard, Melton et ses collègues sont à la vue d’un nouveau traitement pour le diabète de type 1 qui utilise des cellules souches pour fabriquer des cellules saines productrices d’insuline qui peuvent être transplantées en patients. Vertex Pharmaceuticals, une société biomédicale dont le siège est à Boston, gère des essais cliniques sur les méthodes lancées par Melton et ses collègues de Harvard et une entreprise de démarrage qu’il a fondée.

“Il y a peu de choses mieux que d’avoir un puzzle scientifique intéressant”, a déclaré Melton. «Surtout celui qui implique d’éduquer les gens et que, si vous réussissez, fait du bien aux personnes dans le monde.»

Melton a récemment été nommé le premier professeur de catalyseur de Harvard, un rôle de professeurs seniors qui vise à favoriser la collaboration avec le secteur privé. La professeure permet aux professeurs distingués de s’engager dans des opportunités externes tout en maintenant leurs engagements d’enseignement et leurs contributions à la mission académique de l’université.

Hopi Hoekstra, doyenne de la famille d’Edgerley de la Faculté des arts et des sciences, a salué le travail de Melton comme un excellent exemple de découverte scientifique générant une avancée en médecine.

«À un moment où l’investissement dans la science est attaqué, il est difficile d’imaginer un meilleur exemple de la façon dont la découverte scientifique de base ouvre la voie aux percées en médecine et comment la recherche effectuée à Harvard peut améliorer la santé des gens de tous les jours», a-t-elle déclaré.

Éclaboussant un biologiste

Enfant, Melton est devenu captivé par la biologie. Une question l’a particulièrement intrigué: comment les œufs à cellule unique sont-ils devenus des animaux complexes avec des milliards de cellules spécialisées? «Je me souviens en tant que garçon à Chicago, je me demandant comment les œufs de l’étang savaient s’il fallait faire une salamandre ou une grenouille», se souvient-il. «Cela m’a vraiment lancé dans une carrière en science.»

Cette question a continué à propulser sa carrière. Melton a obtenu un diplôme en biologie de l’Université de l’Illinois et a remporté une bourse Marshall pour étudier à l’Université de Cambridge, où il a obtenu un autre baccalauréat en histoire et philosophie des sciences et un doctorat. en biologie moléculaire. En 1981, il a atterri à Harvard et a passé une décennie à étudier le développement précoce chez les grenouilles et les souris. Il prévoyait de passer sa carrière à enquêter sur la façon dont les corps se sont formés en vertébrés.

Sa vie a pris un tour soudain en 1991 lorsque son enfant, Sam, a reçu un diagnostic de diabète de type 1, une maladie dans laquelle le système immunitaire attaque et détruit les cellules bêta, les parties du pancréas qui produisent de l’insuline, l’hormone qui régule notre glycémie. Ces patients sont obligés de s’appuyer sur des sources externes d’insuline. “Je ne savais même pas vraiment ce que cela signifiait”, se souvient Melton. «Mais nous avons rapidement découvert. Ma femme passait tout son temps à être vraiment le pancréas de Sam, lui injectant l’insuline.»

Avec deux jeunes enfants, Melton et sa femme ont été submergés. À moitié en plaisantant, elle s’est tournée vers son mari et a suggéré de se rendre productif. “Elle m’a regardé et a dit:” Vous savez, vous êtes un peu inutile “”, se souvient-il. “‘Vous êtes censé pouvoir faire quelque chose. Pourquoi ne travaillez-vous pas là-dessus?” “

Alors il l’a fait. Melton a changé ses recherches au diabète. Son saut n’était pas aussi radical que cela puisse paraître: le développement de tissus et d’organes impliquait le même mystère qui l’avait captivé depuis le début – comment les gènes enrodaient-ils les signaux qui ont guidé la division et la différenciation des cellules? Il a commencé à rechercher comment les cellules bêta se forment dans les grenouilles et les souris et ont finalement atteint un domaine émergent de biologie – les cellules souches. Ces cellules de développement sont les précurseurs qui se différencient en tous les types de cellules dans le corps. Une idée a éclos dans son imagination: prendre des cellules souches embryonnaires et les manipuler pour devenir les cellules qui produisent de l’insuline.

“Il ne m’est jamais venu à l’esprit que cela ne pouvait pas être fait”, a déclaré Melton. «Je ne savais tout simplement pas comment le faire.»

Charge mondiale croissante

Le diabète est un trouble dans lequel le corps ne peut pas métaboliser correctement le glucose, la glycémie qui est notre principale source d’énergie. Normalement, le glucose est régulé par l’insuline, produit par les cellules bêta dans des grappes de cellules endocrines appelées îlots de Langerhans dispersés dans le pancréas.

Dans le type 1 – qui peut apparaître à tout moment mais souvent pendant l’enfance – le système immunitaire du corps attaque et détruit les cellules bêta. Dans le diabète de type 2 – qui apparaît souvent plus tard dans la vie et est fréquemment lié à l’obésité – les cellules bêta deviennent dysfonctionnelles et ne parviennent pas à fournir une insuline suffisante.

38 millions Les Américains ont reçu un diagnostic de diabète en 2021, selon le CDC

Selon les Centers for Disease Control, plus de 38 millions d’Américains, environ 11% de la population, ont reçu un diagnostic de diabète en 2021. Il s’agit de la huitième cause de décès dans le pays.

Le fardeau du diabète augmente également dans le monde entier, en particulier dans les pays à revenu faible et intermédiaire. Selon la Fédération internationale du diabète, la maladie afflige quelque 589 millions d’adultes dans le monde, soit environ 11% de la population adulte mondiale.

Pour Melton, cette mission mondiale est devenue encore plus personnelle. Environ 10 ans après le diagnostic de son fils avec le type 1, sa fille, Emma (alors 14 ans), a développé la même maladie.

Soutenu par des coupes de l’ère buisson

Une percée s’est produite il y a plus de 100 ans avec le développement d’un traitement à l’insuline exogène, à l’origine par injections et maintenant généralement par des pompes à insuline. Mais ces avancées nécessitent toujours des sources externes d’insuline et sont des traitements – pas des remèdes.

Melton a demandé un remède en déchiffrant la biologie du développement des cellules bêta. Quelles étaient les étapes de développement qui ont transformé une cellule souche en une cellule bêta qui produisait de l’insuline? Les scientifiques pourraient-ils reproduire ces événements pour concevoir des cellules bêta qui pourraient être transplantées en patients?

Ses recherches ont été audacieuses et Harvard était l’endroit rare où il pouvait le faire. Il a rappelé le soutien de l’université lorsque, en 2001, le président de l’époque, George W. Bush, a suspendu le financement fédéral pour la recherche sur les cellules souches humaines et un financement fédéral limité plus tard aux lignes existantes de cellules souches. L’université a construit un nouveau laboratoire pour Melton pour s’assurer que ses recherches sont restées séparées des travaux financés par le gouvernement fédéral. En 2004, Melton et son collègue David Scadden ont fondé le Harvard Stem Cell Institute, une collaboration qui implique désormais plus de 350 professeurs de recherche.

«Je suis fier de dire que Harvard m’a soutenu et que nous avons créé environ 300 lignées de cellules souches et les avons envoyées gratuitement à des chercheurs du monde entier», a déclaré Melton. «Cela a vraiment aidé tout le domaine à grandir.»

Copier la nature

Au fil des décennies, Melton et ses collègues ont fait une série de découvertes qui ont jeté les bases d’un nouveau traitement pour restaurer la production d’insuline chez les patients atteints de diabète de type 1.

Melton compare cette thérapie des îlots dérivée des cellules souches à «éduquer» une cellule souche et ses descendants – introduisant les signaux protéiques qui déclenchent ou inhibent les processus de développement. Tout compte fait, la méthode offre 15 protéines de signalisation à des moments spécifiques et des lieux en six étapes sur 30 jours pour transformer une cellule souche en une cellule bêta productrice d’insuline. Ces cellules sont ensuite transplantées chez des patients atteints de diabète de type 1.

Après avoir démontré une méthode pour créer des cellules bêta en 2014, Melton a fondé la société Semma Therapeutics (le nom est une combinaison des noms de ses deux enfants) pour développer une application commerciale. En 2019, la société a été acquise par Vertex, et elle mène désormais des essais cliniques pour les personnes atteintes de type 1. Melton a déclaré que plus d’une douzaine de patients ont terminé l’essai et «plus qu’une poignée» qui ont pris ce nouveau traitement sont «indépendantes de l’insuline» – ce qui signifie qu’ils n’ont pas nécessité d’insuline exogène supplémentaire jusqu’à présent.

Les moniteurs de glucose continue mesurent la glycémie toutes les 15 minutes, mais une cellule bêta le fait 1 000 fois par seconde. «Je n’invente rien», explique Melton. «J’essaye de copier la nature.»

Une place pour la science

La nouvelle thérapie dérivée des cellules souches représente la première fois qu’une cellule humaine entièrement différenciée est cultivée dans le laboratoire à partir de cellules souches, puis introduite dans des essais cliniques humains. Melton dit que la technique pourrait éventuellement être adaptée pour traiter le diabète de type 2. La méthode donne également un aperçu de la façon dont les cellules souches peuvent être utilisées pour d’autres thérapies, comme la fabrication des cellules cérébrales productrices de dopamine pour traiter la maladie de Parkinson.

“Harvard est le genre d’endroit où vous pouvez résoudre un problème que vous pourriez ne pas résoudre en un an, voire cinq ans ou peut-être 10 ans”, a déclaré Melton. «Je pense que c’est l’une des grandes choses que nos institutions peuvent faire.»

Harvard a également été un endroit idéal pour nourrir les jeunes talents – et apprendre d’eux, a déclaré Melton. Le scientifique a employé une cinquantaine de étudiants de premier cycle, d’étudiants diplômés et de post-doctorants dans son laboratoire. Il a également apprécié des cours d’enseignement tels que la biologie du développement et les «frontières en thérapeutiques: science de la santé», qui explore comment la science fondamentale peut être appliquée aux problèmes médicaux non résolus.

“J’aime enseigner les étudiants de premier cycle parce que, dans l’ensemble, ils viennent avec moins de préjugés ou de notions préconçues sur ce qui vaut la peine et comment le faire”, a déclaré Melton. «Cela remet en question ma propre réflexion sur ce que nous faisons. Il y a une motivation supplémentaire – pour attirer certains des jeunes étudiants de premier cycle brillants pour une carrière en science.»