Les ingénieurs du MIT ont conçu un nouveau type de nanoparticule qui pourrait délivrer en toute sécurité et efficacement des vaccins contre des maladies telles que le VIH et le paludisme.

Les nouvelles particules, décrit dans le numéro du 20 février de Matériaux naturels , se composent de sphères graisseuses concentriques qui peuvent porter des versions synthétiques de protéines normalement produites par les virus. Ces particules synthétiques provoquent une forte réponse immunitaire - comparable à celle produite par les vaccins à virus vivants - mais devraient être beaucoup plus sûres, dit Darrell Irvine, auteur de l'article et professeur agrégé de science et génie des matériaux et de génie biologique.

De telles particules pourraient aider les scientifiques à développer des vaccins contre le cancer ainsi que contre les maladies infectieuses. En collaboration avec des scientifiques du Walter Reed Army Institute of Research, Irvine et ses étudiants testent maintenant la capacité des nanoparticules à administrer un vaccin expérimental contre le paludisme chez la souris.

Les vaccins protègent le corps en l'exposant à un agent infectieux qui incite le système immunitaire à réagir rapidement lorsqu'il rencontre à nouveau l'agent pathogène. Dans de nombreux cas, comme avec les vaccins contre la polio et la variole, une forme morte ou désactivée du virus est utilisée. D'autres vaccins, comme le vaccin contre la diphtérie, consistent en une version synthétique d'une protéine ou d'une autre molécule normalement fabriquée par l'agent pathogène.

Lors de la conception d'un vaccin, les scientifiques tentent de provoquer au moins un des deux acteurs majeurs de la réponse immunitaire du corps humain :les cellules T, qui attaquent les cellules du corps qui ont été infectées par un agent pathogène ; ou des cellules B, qui sécrètent des anticorps qui ciblent les virus ou les bactéries présents dans le sang et d'autres fluides corporels.

Pour les maladies dans lesquelles l'agent pathogène a tendance à rester à l'intérieur des cellules, comme le VIH, une forte réponse d'un type de cellule T connue sous le nom de cellule T « tueuse » est requise. La meilleure façon de provoquer ces cellules en action est d'utiliser un virus tué ou désactivé, mais cela ne peut pas être fait avec le VIH car il est difficile de rendre le virus inoffensif.

Pour contourner le danger d'utiliser des virus vivants, les scientifiques travaillent sur des vaccins synthétiques contre le VIH et d'autres infections virales telles que l'hépatite B. Cependant, ces vaccins, tout en étant plus sûr, ne provoquent pas une réponse cellulaire T très forte. Récemment, les scientifiques ont essayé d'envelopper les vaccins dans des gouttelettes grasses appelées liposomes, ce qui pourrait aider à promouvoir les réponses des lymphocytes T en empaquetant la protéine dans une particule ressemblant à un virus. Cependant, ces liposomes ont une mauvaise stabilité dans le sang et les fluides corporels.

Irvine, qui est membre de l'Institut David H. Koch du MIT pour la recherche intégrative sur le cancer, a décidé de s'appuyer sur l'approche des liposomes en emballant de nombreuses gouttelettes ensemble dans des sphères concentriques. Une fois les liposomes fusionnés, les parois des liposomes adjacentes sont chimiquement « agrafées » les unes aux autres, rendant la structure plus stable et moins susceptible de se briser trop rapidement après l'injection. Cependant, une fois les nanoparticules absorbées par une cellule, ils se dégradent rapidement, libérant le vaccin et provoquant une réponse des lymphocytes T.

Dans des tests avec des souris, Irvine et ses collègues ont utilisé les nanoparticules pour délivrer une protéine appelée ovalbumine, une protéine de blanc d'œuf couramment utilisée dans les études immunologiques, car des outils biochimiques sont disponibles pour suivre la réponse immunitaire à cette molécule. Ils ont découvert que trois immunisations de faibles doses du vaccin produisaient une forte réponse des lymphocytes T - après l'immunisation, jusqu'à 30 pour cent de toutes les cellules T tueuses chez les souris étaient spécifiques à la protéine vaccinale.

C'est l'une des réponses cellulaires T les plus fortes générées par un vaccin protéique, et comparable aux vaccins viraux puissants, mais sans les problèmes de sécurité des virus vivants, dit Irvine. Surtout, les particules provoquent également une forte réponse en anticorps. Niren Murthy, professeur agrégé au Georgia Institute of Technology, dit que les nouvelles particules représentent « une assez grande avance, " bien qu'il dise que davantage d'expériences sont nécessaires pour montrer qu'elles peuvent déclencher une réponse immunitaire contre les maladies humaines, chez les sujets humains. « Il y a certainement suffisamment de potentiel pour qu'il vaut la peine de l'explorer avec des expériences plus sophistiquées et plus coûteuses, " dit-il.

En plus des études sur le paludisme avec les scientifiques de Walter Reed, Irvine travaille également au développement des nanoparticules pour administrer des vaccins contre le cancer et le VIH. La traduction de cette approche du VIH se fait en collaboration avec des collègues de l'Institut Ragon du MIT, Hôpital général de Harvard et du Massachusetts. L'Institut, qui a financé cette étude avec la Fondation Gates, Ministère de la Défense et Instituts nationaux de la santé, a été créé en 2009 dans le but de développer un vaccin contre le VIH.