Ces dernières années, de nombreuses recherches ont été menées pour évaluer l’utilisation thérapeutique des nanomédicaments. Cela est dû à leur stabilité et solubilité accrues, à leur capacité à surmonter les barrières de transport et à leurs temps de circulation prolongés.
Au cours du développement de la nanomédecine, l’activité est initialement évaluée in vitro études. Par la suite, les formulations les plus prometteuses sont sélectionnées et évaluées chez les rongeurs. Rongeur en direct les études ne sont pas particulièrement adaptées au criblage efficace à grande échelle des nanomédicaments car elles sont coûteuses et chronophages.
En conséquence, une attention particulière a été accordée à l’établissement de modèles animaux alternatifs pour évaluer l’activité des nanomédicaments dans en direct études. À cet égard, le poisson zèbre est devenu un modèle prometteur pour l’étude préclinique des nanomédicaments. Cela est dû à leur disponibilité en grand nombre, à leurs avantages économiques et à leur capacité à évaluer divers mécanismes biologiques des nanomédicaments.
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Pourquoi les poissons zèbres sont-ils des organismes modèles appropriés pour étudier les nanomédicaments ?
Les multiples attributs du poisson zèbre sont très avantageux pour évaluer efficacement l’utilisation des nanomédicaments dans des contextes précliniques. Par exemple, le poisson zèbre démontre une fécondité élevée, pondant potentiellement des centaines d’œufs par jour. Ils présentent également des stades de développement bien caractérisés, avec une petite taille d’embryons et de larves.
De plus, le poisson zèbre possède un niveau élevé d’homologie génétique avec l’homme à environ 70 %. Un autre avantage significatif pour une utilisation en tant qu’organisme modèle est leur transparence optique, qui peut être étendue à plusieurs jours grâce à des manipulations génétiques ou à des méthodes chimiques.
Le poisson zèbre présente également des paramètres physiologiques comparables à ses équivalents mammifères. Tels que la composition du sang et les systèmes organiques, y compris la barrière hémato-encéphalique, le système cardiovasculaire et le système immunitaire. Cela sera utile pour évaluer les mécanismes biologiques des nanomédicaments thérapeutiques.
Parmi les autres avantages clés du poisson zèbre, citons les faibles coûts d’élevage par rapport aux rongeurs et le développement rapide ex-utero. Ces caractéristiques font du poisson zèbre des candidats prometteurs comme organismes modèles pour l’étude préclinique des nanomédicaments et peuvent être utilisées pour évaluer la toxicité, la pharmacocinétique et l’efficacité.
Évaluation de la toxicité des nanomédicaments à l’aide du poisson zèbre
Le poisson zèbre démontre une plus grande sensibilité aux molécules toxiques par rapport aux systèmes mammifères. De plus, en raison de leur petite taille, les tests de toxicité ne nécessitent qu’un petit échantillon de nanomédecine, et plusieurs échantillons de poisson zèbre peuvent être étudiés en utilisant la dose requise pour ne doser qu’une ou deux souris. Par conséquent, le poisson zèbre fournit une méthode rapide et économique pour évaluer la toxicité des nanomédicaments dans le cadre préclinique,
La toxicité peut être étudiée dans les embryons de poisson zèbre en évaluant les paramètres toxicologiques phénotypiques. Cela comprend la coagulation des œufs, les somites ou les battements cardiaques manquants, le détachement ou l’éclosion retardés de la queue, la diminution de la pigmentation et les déformations ou le sous-développement de la queue, de la colonne vertébrale, des yeux et des oreilles.
Alternativement, les paramètres toxicologiques généralement évalués pour le poisson zèbre adulte comprennent les changements morphologiques, la neurotoxicité, la toxicité pour la reproduction et plusieurs autres toxicités spécifiques à un organe.
La toxicité de divers nanomédicaments d’intérêt a été étudiée en utilisant le poisson zèbre comme organisme modèle. Par exemple, la toxicité de RE3+-baF dopé2 nanomatériaux a été évalué dans des larves de poisson zèbre, montrant que les nanoparticules dopées présentaient une plus grande biocompatibilité que la contrepartie non dopée.
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Évaluation de la pharmacocinétique des nanomédicaments à l’aide du poisson zèbre
Les poissons zèbres sont optiquement transparents et peuvent être génétiquement modifiés. Cela permet d’évaluer le comportement de circulation, la biodistribution, le comportement d’agrégation et les profils de libération des nanomédicaments à l’aide de modèles de poisson zèbre dans des études précliniques.
Des aspects cruciaux de la pharmacocinétique des nanomédicaments ont été mieux compris par le poisson zèbre dans des études antérieures. Par exemple, l’utilisation du poisson zèbre a montré que la stabiline-2 est un récepteur critique pour l’élimination médiée par les cellules endothéliales charognardes (SEC) des grandes nanoparticules anioniques (~ 100 nm). En comparaison, la stabiline-1 est également nécessaire pour éliminer les petites nanoparticules (~ 6–30 nm) de la circulation.
De plus, une autre étude visait à évaluer la séquestration des nanoparticules marquées par fluorescence par les SEC et les macrophages à l’aide d’embryons de poisson zèbre transgéniques. Cette étude a conclu que l’inhibition de l’accumulation de nanoparticules par les SEC conduisait à une absorption accrue dans les macrophages, soulignant la nature compétitive de la clairance des nanoparticules.
Évaluation de l’efficacité thérapeutique des nanomédicaments à l’aide du poisson zèbre
Les caractéristiques du poisson zèbre permettent également leur utilisation comme organismes modèles pour évaluer l’efficacité thérapeutique des nanomédicaments qui ciblent un large éventail de maladies, notamment le cancer, les troubles neurologiques, l’inflammation, le diabète et l’obésité.
De nombreuses études ont été menées sur l’utilisation du poisson zèbre pour évaluer les nanoparticules anticancéreuses. Diverses méthodes ont été établies pour tester le développement du cancer et les métastases chez le poisson zèbre afin d’évaluer l’efficacité de ces nanoparticules anticancéreuses, telles que la détection de cellules cancéreuses marquées par fluorescence dans le corps de l’animal.
Des études récentes avec des modèles de poisson zèbre ont démontré une grande capacité des nanoparticules anticancéreuses dans le traitement des cancers. Les différentes nanoparticules anticancéreuses étudiées dans ces études comprenaient des nanoparticules d’or, de platine, de polymersome, d’hydroxyapatite et de silice.
Conclusion
Plusieurs études ont démontré que le poisson zèbre est un modèle efficace pour évaluer la toxicité, l’efficacité thérapeutique et la pharmacocinétique des nanomédicaments. Malgré les nombreux avantages de ces modèles animaux pour faciliter l’investigation en nanomédecine, leur adoption dans l’industrie pharmaceutique est limitée.
L’adoption limitée du poisson zèbre en tant qu’organisme modèle est probablement due à une variété de modèles animaux bien établis étayés par des données historiques complètes, notamment des souris, des rats, des chiens et des lapins.
Avec la poursuite des recherches, il y aura une meilleure compréhension de l’utilisation du poisson zèbre comme organismes modèles, et les technologies pour utiliser ces modèles s’amélioreront. En conséquence, le poisson zèbre servira probablement de modèles prometteurs pour l’investigation préclinique des nanomédecines, aidant à stimuler le développement et l’optimisation de la nanomédecine à l’avenir.
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Les références:
- Al-Thani, HF., et al. (2021). Le poisson zèbre comme modèle pour les études de nanomédecine anticancéreuse. Médicaments. 14 : 625.
- Ruchika, A., et al. (2022). Le poisson zèbre en tant qu’organisme modèle alternatif puissant pour l’étude préclinique des nanomédicaments. La découverte de médicaments aujourd’hui. 27 : 1513-1522.
