Theme-based Research Scheme 2018 : des recherches à 180 millions de HKD

Une immunothérapie pour combattre le VIH-1

Le virus VIH-1 est l’agent causal du SIDA. Il continue à se propager et 36,9 millions de personnes vivent aujourd’hui avec le virus pour environ 40 millions de décès dans le monde. À Hong Kong, malgré la prévention active et l’introduction opportune de la thérapie par combinaison d’antirétroviraux (cART), le nombre d’infections cumulées est passé de 776 en 1996 à 8 952 en 2017. Sur le plan financier, le coût annuel seul de la cART atteint 550 millions HKD en 2015-2016. Puisque la prise de ce traitement une vie entière est difficilement envisageable et qu’il ne guérit du VIH / SIDA, l’objectif de ce projet est de développer une association d’immunothérapies consistant à renforcer l’immunité de l’hôte afin de parvenir à une guérison fonctionnelle où la charge virale deviendrait inférieure à la limite de détection pendant une période prolongée sans recevoir de cART.

Lors d’un précédent projet soutenu par le RGC et le Collaborative Research Fund and Health and Medical Research Fund (HMRF), l’équipe a formulé l’hypothèse qu’une combinaison d’immunothérapies à base de vaccin PD1 fournirait un contrôle prolongé de la virémie en renforçant l’immunité de l’hôte. Premièrement, le vaccin à base de PD1 provoque une forte réponse des lymphocytes T CD8 + cytotoxiques du VIH-1. Dans des expériences pilotes, l’utilisation de vaccin PD1 sur des macaques ont montré un contrôle prolongé de la virémie après infection par un virus SIDA du singe, le virus de l’immunodéficience simienne humaine (SHIV162P3). Deuxièmement, l’équipe a mis au point un puissant tandem bi-spécifique neutralisant les anticorps, le BiIA-SG, qui bloque de manière simultanée deux étapes essentielles de l’entrée virale dans les cellules cibles et contrôle l’infection par le VIH-1 chez des souris humanisées. De plus, BiIA-SG prévient entièrement de l’infection par l’immunodéficience simienne humaine chez des singes et inhibe la réplication virale chez les animaux. Troisièmement, l’équipe a défini une voie de régulation immunitaire du Δ42PD1-TLR4 et identifié un anticorps bloquant qui réduit la pathologie intestinale induite par le VIH. Quatrièmement, l’équipe a constaté que les cellules myéloïdes suppressives (MDSC) sont essentielles pour supprimer les lymphocytes T cytotoxiques.

Ce projet consiste à (1) Déterminer les corrélats de la protection induite par le vaccin PD1 et BiIA-SG chez le macaque rhésus infecté par le virus de l’immunodéficience simienne humaine, (2) déterminer l’immunogénicité et l’efficacité d’un vaccin humain à base de PD1 et de BiIA-SG chez des modèles animaux pour la recherche d’un nouveau médicament, et (3) d’étudier la possibilité d’une guérison fonctionnelle de l’infection par le VIH-1 chez les patients.

Des cellules souches pour mieux connaître la base moléculaire des maladies neurodégénératives

Ce projet vise à répondre au besoin urgent de thérapies innovantes pouvant traiter les maladies neurodégénératives liées à l’âge, telles que la maladie d’Alzheimer (MA) très répandue et dévastatrice. La maladie d’Alzheimer affecte principalement les personnes âgées et se caractérise par une perte de mémoire et une altération des mouvements, du raisonnement et du jugement. La maladie s’aggrave progressivement avec le temps, entraînant une charge de morbidité énorme pour les patients, leurs soignants et la société. Il n’existe actuellement aucun traitement efficace pour inverser ou arrêter la progression de la maladie d’Alzheimer, alors que la prévalence de la maladie augmente rapidement dans le monde entier en raison du vieillissement de la population.

Ce projet s’appuie sur les recherches antérieures de l’équipe, qui ont permis de comprendre certains des mécanismes complexes qui régissent les voies de régulation qui sous-tendent la neurogenèse et la différenciation des cellules souches neurales, et ont conduit à la découverte d’un certain nombre de petites molécules stimulant la neurogenèse endogène. Ici, l’équipe vise à disséquer le mécanisme pathologique de la maladie d’Alzheimer en utilisant ces découvertes. Pour identifier les voies de la maladie et les nouvelles cibles thérapeutiques, l’équipe prévoit de tirer parti des cellules souches pluripotentes induites (iPSC) et de la puissance des technologies d’édition des génomes CRISPR-Cas9. Ces technologies de pointe permettront de générer et d’utiliser des cellules souches pluripotentes dérivées de patients afin de mener des investigations détaillées sur la physiopathologie de la maladie d’Alzheimer. L’équipe a précédemment identifié plusieurs médicaments potentiels améliorant la mémoire dont le développement préclinique est prévu.

Des Infrastructures maritimes durables grâces à l’utilisation de béton à base de sable de mer et de composites

Les villes côtières telles que Hong Kong dépendent fortement de leurs infrastructures côtières et maritimes (ports, ponts, îles artificielles, parcs éoliens offshore etc.) pour assurer leur développement socio-économique. Limiter la corrosion de l’acier, qui est la principale cause de la détérioration des infrastructures maritimes, constitue un défi majeur pour leur durabilité. En règle générale, la corrosion de l’acier coûte à l’économie environ 3% de son PIB (3% du PIB de Hong Kong en 2016 = 9,6 milliards de dollars US). L’American Society of Civil Engineers (ASCE) a estimé en 2013 qu’il faudrait investir 3 600 milliards de dollars US entre 2013 et 2020 pour maintenir le bon état des infrastructures américaines. Un autre défi majeur pour les infrastructures maritimes est la pénurie d’eau douce et de sable de rivière (ou de fines particules de pierre concassée) pour la fabrication du béton. Outre les effets environnementaux négatifs liés à la consommation de grandes quantités d’eau douce et de fines de sable de rivière / de pierre concassée, leur transport est à la fois coûteux et nuisible pour l’environnement ; le dessalement de l’eau de mer et du sable de mer est également coûteux.

Ce projet vise à relever ces deux défis en développant un nouveau type de structures en béton afin de créer une infrastructure maritime durable : des structures en béton à base de sable de mer (SSC) renforcées par des composites en polymère renforcés de fibres (FRP). Les composites de FRP ayant une excellente résistance à la corrosion et une grande durabilité, ils sont de plus en plus acceptés comme alternatifs à l’acier dans les structures en béton armé classiques utilisé dans des environnements agressifs (par exemple, les tabliers de pont exposés au sel de découpe). En capitalisant sur la durabilité des composites de FRP, l’eau de mer et le sable de mer peuvent être directement utilisés dans la construction d’infrastructures maritimes. Ces nouvelles structures FRP-SSC pourraient révolutionner la construction d’infrastructures maritimes.

Pour que les structures FRP-SSC soient utilisées à grande échelle, il est nécessaire de mieux comprendre leur chimie et développer des méthodes de conception et de construction. Bien que les composites de FRP ne se corrodent pas, ils se détériorent dans des environnements agressifs, bien que lentement. Le principal défi scientifique du projet est de comprendre et de prédire le comportement de ces structures au cours du cycle de vie et de développer une méthodologie de conception du cycle de vie. Alors que les recherches antérieures sur la détérioration des performances des matériaux et des structures reposaient principalement sur l’extrapolation des résultats d’essais de laboratoire, cette approche a été remise en question comme hautement incertaine et peu fiable. Dans le projet proposé, une nouvelle approche basée sur la modélisation multi-échelle multi-physique de la détérioration des matériaux et de la structure sera vérifiée par une expérimentation rigoureuse afin de prédire la performance du cycle de vie des structures FRP-SSC.

Faire de Hong Kong un hub global des FinTech

Ce projet vise à jeter les bases intellectuelles d’une grande stratégie sur les technologies financières pour Hong Kong en développant une compréhension approfondie de l’interaction entre technologie et services financiers. Plus précisément, le projet a deux objectifs : (1) faire de Hong Kong un centre intellectuel des technologies financières ; (2) évaluer la capacité de Hong Kong à faciliter les innovations financières et à élaborer des recommandations de politique générale. Le projet abordera des questions fondamentales liées à l’impact des FinTech sur les investisseurs individuels, les institutions financières, les régulateurs et le secteur financier dans son ensemble. Ces questions se situent au carrefour de la technologie et des services financiers et sous-tendent un large éventail de services. De nombreux sujets seront abordés, notamment la blockchain, la cybersécurité, l’évaluation personnalisée des risques, le conseil automatisé, les applications de l’apprentissage automatique dans l’analyse multimodale des informations financières, la modélisation du risque systémique à l’aide de techniques quantitatives avancées, et le développement des compétences fintech.

Développer la robotique chirurgicale à Hong Kong

L’objectif de ce projet est d’établir un centre de recherche de classe mondiale en robotique chirurgicale à Hong Kong en formant une équipe interdisciplinaire possédant l’expertise nécessaire en ingénierie et en médecine auprès d’universités locales et en collaborant avec des institutions de renommée internationale, telles que Intuitive Surgical Inc., Imperial College London et l’Université Johns Hopkins.

Les robots chirurgicaux fonctionnent actuellement sous forme de contrôle à distance par un chirurgien. Il est maintenant presque certain que dans un futur plus ou moins proche, de tels robots télécommandés seront remplacés par des robots de nouvelle génération qui aideront les chirurgiens et effectueront automatiquement certaines étapes des procédures chirurgicales. Le développement de tels robots chirurgicaux « intelligents » présente plusieurs grands défis scientifiques, notamment : (1) la détection fiable d’objets / de champs chirurgicaux ; (2) comment effectuer automatiquement une planification chirurgicale préopératoire et naviguer dans un environnement hautement dynamique et dépendant de l’individu ; (3) comment contrôler les actions des robots chirurgicaux de manière sûre et précise ; (4) comment doter les robots chirurgicaux d’une intelligence de haut niveau, par exemple les capacités de prise de conscience de la situation et de raisonnement.

En combinant l’expertise et les expériences dans les différents domaines, l’équipe vise à développer des solutions innovantes, notamment : (1) de nouveaux systèmes et algorithmes pour la détection en temps réel de la géométrie 3D, de la force et des propriétés biomécaniques d’objets chirurgicaux ; (2) la planification et la navigation chirurgicales basées sur des données en utilisant les images de chirurgie robotique de l’hôpital Prince of Wales (PWH) et de l’Intuitive Surgical Inc. ; (3) des contrôleurs asservis visuellement pour des robots interagissant avec des tissus mous ; et (4) une intelligence de la chirurgie robotique basée sur un apprentissage en profondeur. Les technologies seront intégrées dans un prototype de robot chirurgical guidé par image capable d’assister automatiquement les chirurgiens et d’effectuer une ou plusieurs étapes chirurgicales. L’équipe utilisera l’hystérectomie totale par laparoscopie (TLH) comme exemple pour valider le système par des expériences ex-vivo et, le cas échéant, par des essais cliniques et des applications pilotes.