Professor Sophie Lerouge

A cell-delivery hydrogel to fight cancer

Friday, June 1, 2018

There is an immunotherapy treatment that involves harvesting cells found inside a tumor that “specialize” in fighting the tumor. These cells are called Tumor-Infiltrating Lymphocytes (TIL). It takes billions of TILs to eradicate a tumor, so they must be multiplied in a laboratory and then injected into the patient’s bloodstream. Despite very promising results, this treatment is limited by cells spreading all over the body, which limits their efficacy and creates unwanted side effects.

Sophie Lerouge, a Professor and Researcher in the Mechanical Engineering Department at ÉTS since 2007, and Réjean Lapointe, a Researcher at CRCHUM, have recently developed a biocompatible injectable gel that allows for TILs to be injected and grow close to cancerous tumors in order to concentrate the immunotherapy treatment. This is a very promising development.

One of the characteristics of this new biogel is that it remains in liquid state at room temperature, and gels at 37 oC. As a liquid, it is easily mixed with the cells and injected close to the tumor. Once inside the body, it quickly transforms into a macroporous gel that allows the “encapsulated” cells to survive and multiply rapidly before being released to attack the adjacent tumor.

It is no longer necessary to cultivate billions of cells in the laboratory, because only hundreds of millions are now required, since they are delivered directly to the targeted area. After achieving very promising results in vitro, the biogel is now being tested in animals.

The potential for chitosan-based hydrogels is enormous, and expands the limits of immunotherapy treatments for cancer. Professor Lerouge’s team is studying the possibility of using it for other cell therapies or to regenerate tissue, including intervertebral discs.

Professor Lerouge has held the Canada Research Chair in Biomaterials and Endovascular Implants since 2008, and is Director of the Laboratoire de biomateriaux endovasculaires (LBeV – endovascular biomaterials laboratory) at CRCHUM, a member of the Imaging and Orthopedics Laboratory (LIO) at ÉTS and an Associate Professor in the Radiology, Radio-Oncology and Nuclear Medicine Department at Université de Montréal.

Focusing on clinical needs

Professor Lerouge has always dreamed of applying her engineering expertise to the field of medicine in order to improve the health of the population. She is committed to ensuring that her research responds to concrete clinical needs, and that the discoveries that result from the multidisciplinary projects conducted in collaboration with other researchers actually end up helping patients.

See also :

Canada Research Chair in Biomaterials and Endovascular Implants

Professeure Sophie Lerouge

Ce nouveau biogel a comme caractéristique d’être liquide à la température de la pièce et de se gélifier à 37 °C. Comme il est liquide, on peut facilement y mélanger des cellules et l’injecter à proximité de la tumeur. Une fois à l’intérieur du corps, il se transforme rapidement en gel macroporeux, permettant aux cellules « tueuses » en mission de survivre et de se multiplier rapidement avant de sortir pour attaquer la tumeur voisine. Plus besoin de cultiver des milliards de cellules en laboratoire, quelques centaines de millions suffisent maintenant, car elles sont livrées là où il faut. Après des résultats très prometteurs obtenus in vitro, l’évaluation de ce biogel commencera sous peu dans un modèle animal.

Le potentiel des hydrogels à base de chitosane est énorme et déborde le champ de l’immunothérapie du cancer. L’équipe de Mme Lerouge étudie notamment la possibilité de s’en servir pour la régénération des tissus – les disques intervertébraux, par exemple – ou encore du muscle cardiaque. Les hydrogels ont une vitesse de gélification qui peut être réglée au besoin ainsi qu’une excellente tenue mécanique, ce qui les rend encore plus intéressants.

Mme Lerouge, qui enseigne le génie mécanique à l’ÉTS depuis 2007, est spécialisée dans les biomatériaux. Titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les biomatériaux et implants endovasculaires depuis 2008, elle est également directrice du Laboratoire de biomatériaux endovasculaires (LBeV) au CRCHUM, membre du Laboratoire de recherche en imagerie et orthopédie (LIO) de l’ÉTS et professeure associée au Département de radiologie, radio-oncologie et médecine nucléaire de l’Université de Montréal.

Partir des besoins cliniques
De tout temps, Mme Lerouge a eu comme rêve d’appliquer les connaissances de l’ingénierie à la médecine afin d’améliorer la santé des gens. Elle s’est rapidement orientée vers les biomatériaux, qui se trouvent en quelque sorte au carrefour de la biologie, de la médecine et des matériaux. S’intéressant d’abord aux modifications de surface, elle a réalisé des recherches pour améliorer la biocompatibilité des implants et des prothèses. Puis, elle s’est graduellement tournée vers les biomatériaux injectables destinés à la thérapie cellulaire et à l’ingénierie tissulaire, deux domaines assez proches où l’on injecte aux patients des cellules dont l’action directe ou indirecte (via la sécrétion de médiateurs) permet de réparer des tissus endommagés ou de combattre des maladies, notamment le cancer.

Partir de molécules simples
Dans ses travaux, Sophie Lerouge tente le plus possible de se servir de molécules dégradables naturellement (des biopolymères) et d’éviter l’utilisation de produits chimiques potentiellement toxiques. Cela facilite, selon elle, le processus d’approbation par Santé Canada et la FDA, et les traitements en clinique peuvent commencer plus rapidement.

La chercheuse privilégie une approche multidisciplinaire, qui favorise le rassemblement des expertises. Ses projets sont réalisés en collaboration avec d’autres chercheurs de l’ÉTS, de l’École Polytechnique de Montréal, de l’Université McGill, du Lady Davis Institute et du CRCHUM, et soutenus par des subventions du CRSNG et du CHRP. Avec les étudiants dont elle dirige les travaux, tout comme avec les cliniciens et les entreprises avec lesquelles elle collabore, Sophie Lerouge s’applique à ce que ces inventions arrivent un jour au chevet des patients. 

Voir aussi :
Chaire de recherche du Canada sur les biomatériaux et implants endovasculaires

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