ARN messager, qui peuvent inciter les cellules à produire des protéines thérapeutiques, est très prometteur pour le traitement d'une variété de maladies. Le plus grand obstacle à cette approche jusqu'à présent a été de trouver des moyens sûrs et efficaces de fournir des molécules d'ARNm aux cellules cibles.

Dans une avancée qui pourrait conduire à de nouveaux traitements pour les maladies pulmonaires, Les chercheurs du MIT ont maintenant conçu une forme inhalable d'ARNm. Cet aérosol pourrait être administré directement dans les poumons pour aider à traiter des maladies telles que la mucoviscidose, disent les chercheurs.

"Nous pensons que la capacité de délivrer de l'ARNm par inhalation pourrait nous permettre de traiter une gamme de maladies pulmonaires différentes, " dit Daniel Anderson, professeur agrégé au département de génie chimique du MIT, membre du Koch Institute for Integrative Cancer Research et de l'Institute for Medical Engineering and Science (IMES) du MIT, et l'auteur principal de l'étude.

Les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient induire les cellules pulmonaires de souris à produire une protéine cible - dans ce cas, une protéine bioluminescente. Si le même taux de réussite peut être obtenu avec des protéines thérapeutiques, qui pourrait être suffisamment élevé pour traiter de nombreuses maladies pulmonaires, disent les chercheurs.

Asha Patel, un ancien post-doctorant du MIT qui est maintenant professeur assistant à l'Imperial College de Londres, est l'auteur principal de l'article, qui paraît dans le numéro du 4 janvier de la revue Matériaux avancés . Les autres auteurs de l'article incluent James Kaczmarek et Kevin Kauffman, les deux récents doctorats du MIT. destinataires; Suman Bose, chercheur à l'Institut Koch; Faryal Mir, un ancien assistant technique du MIT; Michael Heartlein, le directeur technique de Translate Bio; Frank De Rosa, vice-président senior de la recherche et du développement chez Translate Bio; et Robert Langer, le professeur David H. Koch Institute au MIT et membre du Koch Institute.

Traitement par inhalation

L'ARN messager code des instructions génétiques qui stimulent les cellules à produire des protéines spécifiques. De nombreux chercheurs ont travaillé sur le développement d'ARNm pour traiter des troubles génétiques ou le cancer, en transformant essentiellement les propres cellules des patients en usines de médicaments.

Parce que l'ARNm peut être facilement décomposé dans le corps, il doit être transporté dans une sorte de support protecteur. Le laboratoire d'Anderson a déjà conçu des matériaux capables d'administrer de l'ARNm et un autre type de thérapie à l'ARN appelée ARN interférence (ARNi) au foie et à d'autres organes, et certains d'entre eux sont en cours de développement pour des tests possibles chez les patients.

Dans cette étude, les chercheurs voulaient créer une forme inhalable d'ARNm, qui permettrait aux molécules d'être délivrées directement aux poumons. De nombreux médicaments existants pour l'asthme et d'autres maladies pulmonaires sont spécialement formulés pour pouvoir être inhalés via un inhalateur, qui pulvérise des particules de médicament en poudre, ou un nébuliseur, qui libère un aérosol contenant le médicament.

L'équipe du MIT a entrepris de développer un matériau qui pourrait stabiliser l'ARN pendant le processus de livraison d'aérosols. Certaines études antérieures ont exploré un matériau appelé polyéthylèneimine (PEI) pour délivrer de l'ADN inhalable aux poumons. Cependant, PEI ne se décompose pas facilement, donc avec le dosage répété qui serait probablement nécessaire pour les thérapies à l'ARNm, le polymère pourrait s'accumuler et provoquer des effets secondaires.

Pour éviter ces effets secondaires potentiels, les chercheurs se sont tournés vers un type de polymères chargés positivement appelés poly hyperramifiés (bêta amino esters), lequel, contrairement à l'Île-du-Prince-Édouard, sont biodégradables.

Les particules créées par l'équipe sont constituées de sphères, environ 150 nanomètres de diamètre, avec un mélange enchevêtré du polymère et des molécules d'ARNm qui codent pour la luciférase, une protéine bioluminescente. Les chercheurs ont suspendu ces particules dans des gouttelettes et les ont livrées à des souris sous forme de brouillard inhalable, à l'aide d'un nébuliseur.

« La respiration est utilisée comme voie d'administration simple mais efficace vers les poumons. Une fois les gouttelettes d'aérosol inhalées, les nanoparticules contenues dans chaque gouttelette pénètrent dans les cellules et lui demandent de fabriquer une protéine particulière à partir d'ARNm, " dit Patel.

Les chercheurs ont découvert que 24 heures après que les souris ont inhalé l'ARNm, les cellules pulmonaires produisaient la protéine bioluminescente. La quantité de protéine diminuait progressivement avec le temps à mesure que l'ARNm était éliminé. Les chercheurs ont pu maintenir des niveaux stables de la protéine en donnant aux souris des doses répétées, qui peuvent être nécessaires si elles sont adaptées pour traiter les maladies pulmonaires chroniques.

Large diffusion

Une analyse plus poussée des poumons a révélé que l'ARNm était réparti uniformément dans les cinq lobes des poumons et était principalement absorbé par les cellules pulmonaires épithéliales, qui tapissent les surfaces pulmonaires. Ces cellules sont impliquées dans la mucoviscidose, ainsi que d'autres maladies pulmonaires telles que le syndrome de détresse respiratoire, qui est causée par une carence en protéines tensioactives. Dans son nouveau laboratoire à l'Imperial College de Londres, Patel prévoit d'approfondir ses recherches sur les thérapies basées sur l'ARNm.

Dans cette étude, les chercheurs ont également démontré que les nanoparticules pouvaient être lyophilisées en poudre, suggérant qu'il pourrait être possible de les administrer via un inhalateur au lieu d'un nébuliseur, ce qui pourrait rendre le médicament plus pratique pour les patients.