Une nouvelle technique pourrait permettre de traiter plus de maladies en toute sécurité grâce à la nanomédecine

Des chercheurs de Penn Medicine ont découvert une nouvelle méthode plus efficace pour empêcher les propres protéines du corps de traiter les nanomédicaments comme des envahisseurs étrangers, en recouvrant les nanoparticules d’un revêtement pour supprimer la réponse immunitaire qui atténue l’efficacité de la thérapie.

Lorsqu’elles sont injectées dans la circulation sanguine, les nanoparticules non modifiées sont envahies par des éléments du système immunitaire appelés protéines du complément, déclenchant une réponse inflammatoire et empêchant les nanoparticules d’atteindre leurs cibles thérapeutiques dans le corps. Les chercheurs ont mis au point des méthodes pour réduire ce problème, mais l’équipe de Penn Medicine, dont les résultats sont publiés dans Matériaux avancés, a inventé ce qui pourrait être la meilleure méthode à ce jour : enrober des nanoparticules avec des suppresseurs naturels de l’activation du complément.

Les nanoparticules sont de minuscules capsules, généralement conçues à partir de protéines ou de molécules liées aux graisses, qui servent de véhicules d’administration pour certains types de traitement ou de vaccin ; généralement ceux contenant de l’ARN ou de l’ADN. Les exemples les plus connus de médicaments à base de nanoparticules sont les vaccins à ARNm contre le COVID-19.

Il s’est avéré que c’était l’une de ces technologies qui fonctionne tout de suite et mieux que prévu.”

Jacob Brenner, MD, PhD, co-auteur principal, professeur agrégé de médecine pulmonaire dans la division de pneumologie, d’allergie et de soins intensifs

Le problème du complément

Les thérapies basées sur l’ARN ou l’ADN ont généralement besoin de systèmes d’administration pour les faire passer par la circulation sanguine dans les organes cibles. Des virus inoffensifs ont souvent été utilisés comme vecteurs ou « vecteurs » de ces thérapies, mais les nanoparticules sont de plus en plus considérées comme des alternatives plus sûres. Les nanoparticules peuvent également être marquées avec des anticorps ou d’autres molécules qui les font se concentrer précisément sur les tissus ciblés.

Malgré ses promesses, la médecine basée sur les nanoparticules a été fortement limitée par le problème d’attaque du complément. Les protéines du complément circulant traitent les nanoparticules comme s’il s’agissait de bactéries, recouvrant immédiatement les surfaces des nanoparticules et invoquant de gros globules blancs pour engloutir les « envahisseurs ». Les chercheurs ont tenté de réduire le problème en pré-enrobant les nanoparticules de molécules de camouflage ; par exemple, le composé organique polyéthylène glycol (PEG) attire les molécules d’eau pour former une coque protectrice aqueuse autour des nanoparticules. Mais les nanoparticules camouflées avec du PEG ou d’autres substances protectrices attirent encore au moins une attaque complémentaire. En général, les médicaments à base de nanoparticules qui doivent circuler dans la circulation sanguine pour faire leur travail (les vaccins ARNm COVID-19 sont injectés dans le muscle, pas dans la circulation sanguine) ont eu une très faible efficacité pour atteindre leurs organes cibles, généralement moins d’un pour cent. .

Emprunter une stratégie

Dans l’étude, Brenner et Myerson et leur équipe ont proposé une approche alternative ou complémentaire pour protéger les nanoparticules – une approche basée sur des protéines naturelles inhibitrices du complément qui circulent dans le sang, se fixant aux cellules humaines pour aider à les protéger du complément attaque.

Les chercheurs ont découvert que, lors d’expériences en laboratoire, le revêtement de nanoparticules standard protégées par du PEG avec l’un de ces inhibiteurs du complément, appelé facteur I, offrait une protection considérablement meilleure contre les attaques du complément. Chez la souris, la même stratégie a prolongé la demi-vie des nanoparticules standard dans la circulation sanguine, permettant à une fraction beaucoup plus importante d’entre elles d’atteindre leurs cibles.

« De nombreuses bactéries se revêtent également de ces facteurs pour se protéger contre l’attaque du complément, nous avons donc décidé d’emprunter cette stratégie pour les nanoparticules », a déclaré le co-auteur principal Jacob Myerson, PhD, chercheur principal au Département de pharmacologie des systèmes et de thérapie translationnelle à Penn.

Dans une série d’expériences sur des modèles murins de maladie inflammatoire grave, les chercheurs ont également montré que l’attachement du facteur I à des nanoparticules empêche la réaction hyperallergique qui pourrait autrement être fatale.

Des tests supplémentaires seront nécessaires avant que les nanomédicaments incorporant le facteur I puissent être utilisés chez l’homme, mais en principe, ont déclaré les chercheurs, la fixation de la protéine supprimant le complément pourrait rendre les nanoparticules plus sûres et plus efficaces en tant que véhicules d’administration thérapeutique afin qu’elles puissent être utilisées même dans des conditions sévères. malades.

Les chercheurs envisagent désormais de développer des stratégies pour protéger non seulement les nanomédicaments, mais également les dispositifs médicaux, tels que les cathéters, les stents et les tubes de dialyse, qui sont également sensibles à l’attaque du complément. Ils prévoient également d’étudier d’autres protéines protectrices en plus du facteur I.

“Nous reconnaissons maintenant qu’il existe tout un monde de protéines que nous pouvons mettre à la surface des nanoparticules pour les défendre contre les attaques immunitaires”, a déclaré Brenner.

La source:

Référence de la revue :

Wang, Z., et al. (2021) Combattre les effets délétères du complément sur la nanomédecine en conjuguant les protéines régulatrices du complément à des nanoparticules. Matériaux avancés. doi.org/10.1002/adma.202107070.

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