Ashutosh Kumar est un ingénieur en matériaux de formation classique. Ayant grandi avec une passion pour la fabrication d'objets, il a exploré la conception de l'acier et étudié les fractures sous contrainte dans les alliages.
Cependant, tout au long de sa formation, Kumar a également été attiré par la biologie et la médecine. Lorsqu'il a été accepté dans un programme de premier cycle en génie métallurgique et en science des matériaux à l'Institut indien de technologie (IIT) de Bombay, le natif de Jamshedpur était très excité – et « un peu insatisfait, car je ne pouvais plus faire de biologie ».
Aujourd'hui doctorant et Boursier MathWorks Au Département de science et d'ingénierie des matériaux du MIT, Kumar peut fusionner ses intérêts variés. Il étudie l'effet de certaines bactéries observées favorisant la propagation du cancer de l'ovaire et réduisant éventuellement l'efficacité de la chimiothérapie et de l'immunothérapie.
« Certains microbes ont une affinité pour infecter les cellules cancéreuses de l'ovaire, ce qui peut entraîner des changements dans la structure cellulaire et une reprogrammation des cellules pour qu'elles survivent dans des conditions stressantes », explique Kumar. « Cela signifie que les cellules peuvent migrer vers différents sites et disposer d’un mécanisme permettant de développer une chimiorésistance. Cela ouvre la voie au développement de thérapies pour voir si nous pouvons commencer à annuler certains de ces changements.
Les recherches de Kumar combinent la microbiologie, la bio-ingénierie, l'intelligence artificielle, le big data et la science des matériaux. En utilisant le séquençage du microbiome et l’IA, il vise à définir les changements du microbiome qui peuvent être corrélés à de mauvais résultats pour les patients. En fin de compte, son objectif est de concevoir des virus bactériophages pour reprogrammer les bactéries afin qu’elles agissent de manière thérapeutique.
Kumar a commencé à travailler dans les sciences de la santé quelques mois seulement après avoir obtenu son baccalauréat à l'IIT Bombay.
« J'ai réalisé que l'ingénierie est si flexible que ses applications s'étendent à n'importe quel domaine », dit-il, ajoutant qu'il a commencé à travailler avec les biomatériaux « pour respecter à la fois mon programme d'études et mes intérêts ».
«J'ai tellement aimé ça que j'ai décidé d'aller aux études supérieures», ajoute-t-il.
Commencer son programme de doctorat au MIT, dit-il, « a été une fantastique opportunité de changer de sujet et de travailler sur des travaux plus interdisciplinaires ou de type « MIT ».
Kumar dit que lui et Angela Belcher, professeur James Mason Crafts de génie biologique et de science des matériaux, ont commencé à discuter de l'impact du microbiome sur le cancer de l'ovaire dès son arrivée au MIT.
« J'ai partagé mon enthousiasme pour la santé humaine et la biologie, et nous avons commencé à réfléchir », dit-il. « Nous avons réalisé qu'il existait un besoin non satisfait pour comprendre de nombreux cancers gynécologiques. Le cancer de l'ovaire est un cancer agressif, généralement diagnostiqué trop tard et qui s'est déjà propagé.»
En 2022, Kumar a reçu une bourse MathWorks. Les bourses sont attribuées aux étudiants diplômés de l’École d’ingénierie, de préférence ceux qui utilisent MATLAB ou Simulink – développés par la société de logiciels mathématiques MathWorks – dans leurs recherches. Le soutien philanthropique a alimenté la transition complète de Kumar vers la recherche en sciences de la santé.
« Le travail que nous effectuons actuellement n'était initialement pas financé par des sources traditionnelles, et la bourse MathWorks nous a donné la flexibilité nécessaire pour poursuivre dans ce domaine », explique Kumar. «Cela m'a donné l'occasion d'acquérir de nouvelles compétences et de poser des questions sur ce sujet. MathWorks m'a donné l'occasion d'explorer mes intérêts et m'a aidé à passer du statut d'ingénieur en acier à celui de chercheur en cancérologie.
Les travaux de Kumar sur la relation entre les bactéries et le cancer de l'ovaire ont commencé par l'étude des bactéries incorporées dans les tumeurs de modèles murins.
« Nous avons commencé à examiner de près les changements dans la structure cellulaire et leur impact sur la progression du cancer », dit-il, ajoutant que le traitement d'images MATLAB l'aide, lui et ses collaborateurs, à suivre les métastases tumorales.
L’équipe de recherche utilise également le séquençage de l’ARN et les algorithmes MATLAB pour construire une taxonomie des bactéries.
« Une fois que nous avons identifié la composition du microbiome », explique Kumar, « nous voulons voir comment le microbiome évolue à mesure que le cancer progresse et identifier les changements, disons, chez les patients qui développent une chimiorésistance. »
Il affirme que les découvertes récentes selon lesquelles le cancer de l'ovaire pourrait provenir des trompes de Fallope sont prometteuses, car la détection de biomarqueurs ou de lésions liés au cancer avant que le cancer ne se propage aux ovaires pourrait conduire à de meilleurs pronostics.
Alors qu'il poursuit ses recherches, Kumar dit qu'il est extrêmement reconnaissant envers Belcher « d'avoir cru en moi pour travailler sur ce projet.
« Elle m’a fait confiance, ainsi qu’à ma passion d’avoir un impact sur la santé humaine – même si je viens d’une formation en génie des matériaux – et m’a soutenu tout au long. C'est sa passion de relever de nouveaux défis qui m'a permis de travailler sur cette idée. Elle a été un mentor formidable et m’a motivé à continuer d’avancer.
Pour sa part, Belcher est tout aussi captivée.
« Cela a été incroyable de travailler avec Ashutosh sur ce projet sur le microbiome du cancer de l'ovaire », dit-elle. « Il a été très passionné et dévoué à la recherche d'approches moins conventionnelles pour résoudre cette maladie débilitante. Ses innovations en matière de recherche de changements très précoces dans le microenvironnement de cette maladie pourraient être essentielles à l'interception et à la prévention du cancer de l'ovaire. Nous avons démarré ce projet avec très peu de données préliminaires, sa bourse MathWorks a donc été essentielle au lancement du projet.
Kumar, qui a été très actif au sein du gouvernement étudiant et dans les activités de développement communautaire, estime qu'il est très important que les étudiants se sentent inclus et chez eux dans leurs établissements afin de pouvoir se développer en dehors du cadre universitaire. Il dit que sa propre implication l'aide à s'absenter du travail.
« La science ne peut jamais s'arrêter et il y aura toujours quelque chose à faire », dit-il, expliquant qu'il planifie délibérément des congés et que l'engagement social l'aide à vivre les temps d'arrêt. « S'engager avec les membres de la communauté lors d'événements sur le campus ou au dortoir aide à établir une limite mentale avec le travail. »
Concernant son parcours inhabituel de la science des matériaux à la recherche sur le cancer, Kumar le considère comme quelque chose qui s'est produit de manière organique.
« J'ai observé que la vie est très dynamique », dit-il. « Ce que nous pensons pouvoir faire par rapport à ce que nous finissons par faire n’est jamais cohérent. Il y a cinq ans, je n'imaginais pas que je serais au MIT et que je travaillerais avec d'aussi excellents mentors scientifiques autour de moi.