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Mentorat et médecine | Nouvelles du MIT

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Au cours du semestre virtuel du printemps 2020, Daniel Zhang, un senior en biologie, a mis à profit son temps à la maison. Dans le garage de sa maison à San Diego, en Californie, Zhang a aidé son frère de 13 ans à construire un laboratoire pour étudier la sécheresse oculaire.

Cette combinaison de mentorat et de médecine semble être une seconde nature pour Zhang. Lorsque ses parents ont ouvert une clinique d’optométrie familiale, Zhang a été leur premier patient, puis leur réceptionniste. Et après qu’un membre proche de sa famille soit décédé d’une leucémie, il se souvient avoir pensé : « Les humains sont sensibles à tant de maladies, pourquoi n’avons-nous pas de meilleurs remèdes ?

Cette question l’a poussé à passer ses étés au lycée à étudier les biomarqueurs pour la détection précoce de la leucémie à l’Université de Californie à San Diego. Il a été invité à présenter ses recherches au London International Youth Science Forum, où il s’est entretenu avec des scientifiques de près de 70 pays. Par la suite, il est devenu accro à l’idée de faire de la recherche scientifique une carrière.

« La recherche, c’est comme se tenir sur les épaules de géants », dit-il. “Mon expérience au forum a été quand j’ai su que j’aimais la science et que je voulais continuer à l’utiliser pour trouver un terrain d’entente avec d’autres personnes de cultures et d’horizons complètement différents.”

Explorer l’avant-garde de la recherche sur le cancer

Dès son arrivée au MIT en première année de premier cycle, Zhang a commencé à travailler sous la direction du post-doctorant Peter Westcott dans le laboratoire du professeur Tyler Jacks. Le laboratoire se concentre sur le développement de meilleurs modèles de souris et d’organoïdes pour étudier la progression du cancer – dans le cas de Zhang, le cancer colorectal métastatique.

L’une des façons de modéliser le cancer colorectal consiste à injecter un virus modifié directement dans le côlon des souris. Les virus, appelés agents lentiviraux, « assomment » les gènes suppresseurs de tumeurs et activent les soi-disant oncogènes qui font avancer le cancer. Cependant, le caractère imprécis de cette injection transforme aussi involontairement de nombreuses cellules « hors cible » en cellules cancéreuses, produisant un cancer beaucoup trop répandu et agressif. De plus, des tumeurs rares appelées sarcomes sont souvent initiées plutôt que des adénocarcinomes, le type de tumeur trouvé dans 95 % des cas humains. En conséquence, ces modèles de souris sont limités dans leur capacité à modéliser avec précision le cancer colorectal.

Pour résoudre ce problème, Zhang et Westcott ont conçu une méthode utilisant CRISPR/Cas9 pour cibler une cellule souche spéciale appelée LGR5+, qui, selon les chercheurs, sont les types de cellules qui, une fois mutées, se transforment en cancer colorectal. Sa technique ne modifie que les cellules LGR5+, ce qui permettrait aux chercheurs de contrôler la vitesse de croissance des adénocarcinomes. Par conséquent, il génère un modèle qui est non seulement beaucoup plus similaire au cancer colorectal humain que d’autres modèles, mais permet également aux chercheurs de tester rapidement d’autres gènes potentiellement responsables du cancer avec CRISPR/Cas9. La conception d’un modèle précis est cruciale pour développer et tester de nouvelles thérapies efficaces pour les patients, explique Zhang.

Au cours des semestres virtuels de printemps et d’automne du MIT en 2020, Zhang a déplacé son attention du travail de laboratoire en laboratoire vers la biologie computationnelle. À l’aide des données de patients du Cancer Genome Atlas, Zhang a analysé les taux de mutation et découvert trois gènes potentiellement impliqués dans la suppression des tumeurs du cancer colorectal. Il prévoit de tester leur fonction dans son nouveau modèle de souris afin de valider davantage la manière dont le dysfonctionnement de ces gènes entraîne la progression du cancer colorectal.

Pour son travail sur la modélisation organoïde du cancer colorectal, un troisième projet sur lequel il a travaillé pendant son séjour au laboratoire Jacks, il a également été reconnu par l’American Association for Cancer Research (AACR). En tant que l’un des 10 gagnants du Bourse d’études de premier cycleil a eu l’occasion de présenter ses recherches lors de la conférence virtuelle de l’AACR en 2021 et à nouveau lors de la prochaine conférence de l’AACR à la Nouvelle-Orléans en avril 2022.

Il attribue au MIT “mens et manus” philosophie, encourageant l’application pratique des connaissances, comme une grande partie de ses premiers succès dans la recherche.

“J’ai découvert qu’au MIT, beaucoup de gens poursuivent des projets et posent des questions auxquelles ils n’avaient jamais pensé auparavant”, déclare Zhang. « Personne n’a jamais été en mesure de développer un modèle de stade avancé du cancer colorectal qui se prête à l’édition génétique. Autant que je sache, à part nous, personne au monde ne travaille même là-dessus.

Inspirer les générations futures à poursuivre les STEM

En dehors du laboratoire, Zhang consacre beaucoup de temps à partager la science qui le passionne tant. Non seulement il a reçu le prix Gene Brown pour l’enseignement de premier cycle pour son temps en tant qu’assistant d’enseignement pour la classe de laboratoire 7.002 (Fondements de la biologie moléculaire expérimentale), mais il a également assumé des rôles de leadership dans les activités de vulgarisation scientifique.

Au cours de l’année universitaire 2020-21, il a été codirecteur de DynaMIT, un programme de sensibilisation qui organise un programme STEM de deux semaines au cours de l’été pour les élèves mal desservis de la sixième à la neuvième année dans la grande région de Boston. Bien que le programme se déroule traditionnellement en personne, à l’été 2021, il s’est déroulé virtuellement. Mais Zhang et le reste du conseil d’administration n’ont pas laissé le format virtuel les dissuader de maximiser la nature amusante et interactive du programme. Ils ont emballé et expédié près de 120 kits scientifiques axés sur cinq sujets majeurs – astronomie, biologie, chimie, génie mécanique et mathématiques – permettant aux étudiants de tout explorer, des fusées en papier aux catapultes et trébuchets à la crème glacée maison.

“Au début, nous craignions que la plupart des étudiants n’allument leurs caméras, car nous avons constaté cette tendance dans tous les cours du MIT au cours du semestre”, explique Zhang. «Mais presque tout le monde avait sa caméra allumée tout le temps. C’était vraiment gratifiant de voir des étudiants arriver lundi très timides, mais d’ici vendredi, participez activement, faites des blagues avec les mentors et soyez vraiment enthousiasmés par les STEM.

Pour étudier les impacts à long terme du programme, il a également aidé à lancer un projet qui a suivi les anciens de DynaMIT, dont certains sont déjà diplômés de l’université. Zhang déclare : « Nous étions heureux de voir que 80 à 90 % des anciens élèves de DynaMIT ont apprécié le programme, le notant quatre ou cinq sur cinq, et près de 70 % d’entre eux ont déclaré que DynaMIT avait eu un impact vraiment positif sur leur trajectoire vers un carrière dans les STEM.

Zhang a également été président de la MIT Pre-medical Society, dans le but de favoriser un environnement encourageant pour les étudiants de premier cycle en prémédecine et de fournir des conseils et des ressources aux étudiants de première et de deuxième année encore indécis sur le chemin de la prémédecine. Pour atteindre ces objectifs, il a lancé un mélangeur hébergé par le MIT avec les sociétés prémédicales d’autres collèges de Boston, notamment le Wellesley College, l’Université de Boston, l’Université Tufts et l’Université Harvard. Au mixage, les étudiants ont pu réseauter entre eux et écouter des conférenciers invités de différentes universités parler de leurs expériences en médecine. Il a également lancé une initiative « grand/petit » qui jumelle des mentors de troisième et de quatrième année avec des étudiants de première et de deuxième année.

Offrir de nouvelles opportunités et de l’espoir

La richesse des activités auxquelles Zhang a participé au MIT a inspiré ses choix pour l’avenir. Après l’obtention de son diplôme, il prévoit de prendre une année sabbatique et de travailler comme technicien de recherche en oncologie pédiatrique avant de postuler aux programmes MD/PhD.

Du côté du mentorat, il travaille actuellement à la création d’une organisation à but non lucratif appelée Future African Scientist avec son ancien colocataire ougandais, Martin Lubowa, qu’il a rencontré lors d’un programme d’études à l’étranger pendant la période d’activités indépendantes du MIT en 2020. L’organisation enseignera aux lycéens en Afrique. compétences professionnelles et les exposer à différents sujets STEM – un projet sur lequel Zhang prévoit de travailler après le MIT et à long terme.

En fin de compte, il espère diriger son propre laboratoire à l’intersection de la technologie CRISPR-Cas9 et de la biologie du cancer, et servir de mentor aux futures générations de chercheurs et de médecins.

Comme il le dit : « Toutes les expériences que j’ai vécues jusqu’à présent ont consolidé mon objectif de mener des recherches qui ont un impact sur les patients, en particulier les jeunes. Pouvoir offrir de nouvelles opportunités et de l’espoir aux patients souffrant de maladies métastatiques à un stade avancé sans traitement actuel est ce qui m’inspire chaque jour. »

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