Les milieux de culture cellulaire utilisés pour tester les nanomatériaux ne simulent pas bien un environnement in vivo et pourraient empêcher les scientifiques de comprendre comment les nanomédicaments réagissent dans le corps, selon de nouvelles recherches. “Nous pensons que c’est l’une des principales raisons pour lesquelles les connaissances accumulées sur les nanomatériaux n’ont pas encore été traduites en applications cliniques réussies”, déclare Valentina Castagnola de l’Institut italien de technologie (IIT), qui a dirigé les travaux aux côtés Andrea Armirotti.1
Les tests in vitro utilisent régulièrement Médium Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) pour représenter un environnement biologique. Le DMEM contient des molécules importantes pour la croissance cellulaire, notamment du glucose, des sels, des acides aminés et des vitamines. Et il est généralement complété par 10 % de sérum fœtal bovin (FBS) pour fournir des protéines essentielles, des facteurs de croissance et des hormones.
Les nanomatériaux placés dans un environnement biologique sont recouverts de protéines, de lipides et d’autres biomolécules. Cette couche est connue sous le nom de couronne biomoléculaire. Étant donné qu’une variété d’interactions complexes entre la couronne biomoléculaire et l’environnement biologique façonnent le parcours d’un nanomatériau à travers le corps, il est important de comprendre la couronne biomoléculaire des nanomatériaux dans différents milieux, ainsi que son impact sur le trafic intracellulaire.
Castagnola, Armirotti et ses collègues ont utilisé la spectrométrie de masse à haute résolution pour profiler la couronne biomoléculaire entourant les nanoparticules d’or et les flocons d’oxyde de graphène dans le DMEM/10 % FBS et le plasma humain. Lorsque les nanomatériaux ont été immergés dans le plasma humain, l’équipe a enregistré une concentration beaucoup plus élevée de lipides dans la couronne biomoléculaire. De plus, l’analyse du trafic intracellulaire a révélé que moins d’endosomes précoces, un type d’organite, se formaient dans les cellules d’adénocarcinome pancréatique traitées avec ces nanomatériaux riches en lipides par rapport aux témoins.
“Il est important de rappeler à la communauté qu’il existe de nombreuses questions inexplorées dans ce domaine”, commente Iseut Lynch, expert des nanomatériaux et de leurs interactions biologiques, de l’Université de Birmingham au Royaume-Uni. Les résultats de Castagnola et Armirotti concordent avec les recherches précédentes de Lynch, dans lesquelles elle comparait la couronne biomoléculaire formée sur des nanoparticules de silice et de polystyrène à des concentrations plasmatiques croissantes.2 Se référant à la raison pour laquelle, plus de 10 ans plus tard, un décalage entre les tests in vitro et l’environnement in vivo persiste, Lynch commente : « Dans la recherche, les choses sont cycliques, parfois une étude peut arriver presque trop tôt pour le domaine. »
Castagnola et Armirotti espèrent que leur nouvelle étude « mettra en évidence les conséquences des tests de nanomatériaux dans un environnement in vitro inapproprié et stimulera l’application des nanomatériaux en milieu clinique ». Ils prévoient que les recherches futures se concentreront sur l’adaptation de nouveaux outils, tels que l’apprentissage automatique, pour mieux comprendre la toxicologie et l’efficacité des nanomatériaux.
2024-04-29 13:00:55
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