Un revêtement minéral protecteur identifié par des chercheurs en génie biomédical de l'Université du Wisconsin-Madison pourrait permettre de conserver à température ambiante de puissants produits thérapeutiques à ARN messager comme les vaccins contre la COVID-19, les rendant ainsi plus accessibles aux communautés aux ressources les plus faibles du monde entier.

Dans un article publié dans la revue Acta Biomaterialia , le professeur William Murphy et ses collaborateurs de son laboratoire expliquent comment l'utilisation d'une composition de revêtement minéral optimisée peut maintenir l'activité de l'ARNm jusqu'à six mois à température ambiante. Avec ce type de préservation, les produits thérapeutiques à base d'ARNm (vaccins contre les maladies infectieuses, mais aussi traitements émergents contre le cancer et la régénération tissulaire) pourraient être stockés sur les étagères des cliniques locales.

Le développement rapide de vaccins contre la COVID-19 à base d’ARNm a changé la donne dans la pandémie. Les vaccins utilisent l'ARNm pour diriger les cellules afin qu'elles produisent une protéine à partir de la surface du virus, déclenchant ainsi une réponse immunitaire qui prépare notre corps à la réalité.

De nombreuses estimations montrent que les vaccins, fruit de décennies de recherche progressive sur l'ARNm (dont certaines ont abouti à un prix Nobel en 2023), ont sauvé des millions de vies.

Il n'y a qu'un seul problème :les vaccins contre la COVID-19, ainsi que d'autres thérapies anticancéreuses à base d'ARNm, nécessitent un stockage sous chaîne du froid pour maintenir leur efficacité.

"Cela semble être un problème trivial, mais c'est en réalité un problème énorme", déclare Murphy, professeur de génie biomédical, d'orthopédie et de réadaptation. "Si vous essayez de les acheminer vers l'Afrique subsaharienne, vous allez faire face à des défis considérables."

Responsable de l'étude Joshua Choe, MD-Ph.D. étudiant du laboratoire de Murphy, a examiné 40 compositions minérales dans le but d'en trouver une qui, lorsqu'elle est combinée avec des complexes d'ARNm, optimise leur stabilité dans des formulations plus simples que celles utilisées pour les vaccins actuels.

En fin de compte, il a identifié une composition contenant une quantité appropriée de citrate et de fluorure qui maintenait la puissance de l’ARNm lyophilisé. Il applique désormais cette approche à des formulations similaires à celles utilisées dans les vaccins contre la COVID, avec des premiers résultats prometteurs. Le groupe a soumis un brevet provisoire basé sur les travaux par l'intermédiaire de la Wisconsin Alumni Research Foundation.

"Jusqu'à six mois, vous maintenez cette activité, alors que sans utiliser nos minéraux pour stocker ces produits thérapeutiques à base d'ARNm, vous perdez une bonne partie de l'activité après deux semaines, puis elle diminue jusqu'à presque rien", explique Choe. qui espère travailler comme chirurgien orthopédiste et chercheur après avoir obtenu son diplôme.

L'approche s'inspire de la capacité documentée des fossiles anciens à préserver l'ADN et les protéines. Les scientifiques ont réussi à extraire l'ADN pour analyser le génome de « Denny », un ancêtre de l'homme âgé d'environ 90 000 ans dont les restes ont été découverts dans une grotte russe en 2012. Lors d'une autre découverte en Tanzanie, les chercheurs ont trouvé des protéines intactes dans des coquilles d'œufs d'autruche datant de 2012. Il y a 3,8 millions d'années.

Le laboratoire de Murphy utilise des minéraux pour stabiliser des molécules biologiques pour diverses applications biomédicales depuis environ 15 ans, et Choe a vu une opportunité d'appliquer cette tactique aux thérapies à base d'ARNm alors qu'il travaillait dans le laboratoire pendant les journées isolées de l'hiver 2020.

En plus de démontrer davantage l'efficacité de leur approche avec les vaccins à ARNm, Murphy et son groupe poursuivent leur utilisation pour la régénération des tissus, en particulier pour le traitement des lésions de la moelle épinière, la cicatrisation des plaies et la repousse du cartilage, des muscles et des os.

"Nous voulons pouvoir y parvenir d'une manière qui sort du commerce, de sorte que vous puissiez littéralement prendre un traitement du commerce, l'appliquer à un patient et stimuler la régénération des tissus", explique Murphy.

William Murphy est professeur Harvey D. Spangler et H.I. Boursier de la Faculté de Romnes. Il est également le directeur fondateur du Forward BIO Institute de l'UW – Madison. Parmi les autres auteurs de l'article figurent Hannah Brinkman, membre du laboratoire Murphy, DVM/Ph.D. étudiant et Jae Sung Lee, un scientifique du personnel.

Plus d'informations : Joshua A. Choe et al, Les minéraux biomimétiques optimisés maintiennent l'activité des complexes d'ARNm après un stockage à long terme, Acta Biomaterialia (2023). DOI :10.1016/j.actbio.2023.11.044

Informations sur le journal : Acta Biomatériaux

Fourni par l'Université du Wisconsin-Madison