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Selon les chercheurs de Penn State, une nouvelle façon de délivrer des protéines thérapeutiques à l’intérieur du corps est d’utiliser un support sensible à l’acoustique pour encapsuler des protéines et des ultrasons pour voir et guider la capsule à l’endroit exact requis. Les ultrasons brisent ensuite cette capsule, permettant aux protéines de pénétrer dans la cellule.

Des capsules pour délivrer des protéines thérapeutiques

« Lorsque vous exposez ces capsules aux ultrasons, elles ouvrent un trou dans la membrane cellulaire qui dure quelques microsecondes », a déclaré Scott Medina, professeur adjoint d’ingénierie biomédicale à Penn State. « Nous pouvons utiliser cette ouverture temporaire pour délivrer des anticorps, qui sont des molécules thérapeutiques en médecine de précision qui ne peuvent pas autrement pénétrer à l’intérieur des cellules ». Ces anticorps sont des thérapies émergentes pour les cancers, les maladies infectieuses et la polyarthrite rhumatoïde, a-t-il déclaré.
Mais il n’a pas été facile de faire entrer ces protéines dans le porteur de nanoparticules, c’est pourquoi d’autres chercheurs ont dû recourir à des méthodes compliquées et souvent peu performantes, comme par exemple attacher une substance à l’extérieur de ces nanoparticules, ce qui provoque une libération inefficace des protéines et une livraison hors cible.

Un masque fluoré

Le défi de cette nouvelle méthode était que les protéines ne voulaient pas interagir avec l’intérieur de la particule, qui est faite d’un liquide fluoré, similaire au téflon liquide. Janna Sloand, doctorante à Medina, a imaginé un travail créatif autour de cette méthode : un masque fluoré. Ces masques chimiques ont un contrepoids de polarité et de teneur en fluor qui permet aux protéines d’interagir avec le milieu liquide fluoré tout en maintenant l’état replié et la bioactivité des protéines.
« Nous avons eu beaucoup de difficultés à mettre au point cette nouvelle méthode », a déclaré M. Sloand, premier auteur d’un article sur cette recherche. « Le plus difficile a été de trouver quel type de produits chimiques pouvait masquer les protéines. Ce fut sans aucun doute mon moment d’eurêka quand j’ai vu que ça fonctionnait ».
Dans ses futurs travaux, l’équipe explorera l’utilisation de son matériel programmable par ultrasons comme plateforme pour la livraison guidée par l’image de protéines thérapeutiques et d’outils d’édition de gènes.

Pour plusieurs sortes d’applications

Dans des applications thérapeutiques connexes, ils exploitent cette technologie pour délivrer des anticorps capables de modifier les voies de signalisation anormales dans les cellules tumorales afin de désactiver efficacement leurs caractéristiques malignes. Dans d’autres travaux, ils fournissent des outils d’édition de gènes, comme l’outil CRISPR, pour permettre l’ingénierie du génome contrôlée par ultrasons des cellules dans des microenvironnements tissulaires complexes en 3D.
Il est important de noter que ces applications peuvent toutes être réalisées à l’aide de techniques ultrasonores déjà utilisées dans les hôpitaux, ce qui, espèrent-ils, permettra de transposer rapidement cette technologie en soins de santé de précision.
Cette recherche a été publiée dans ACS Nano.
Source : Pennsylvania State University
Crédit photo : Pixabay