Les médicaments délivrés par les nanoparticules sont prometteurs pour le traitement ciblé de nombreuses maladies, y compris le cancer. Cependant, les particules doivent être injectées aux patients, ce qui a limité leur utilité jusqu'à présent.

Maintenant, des chercheurs du MIT et du Brigham and Women's Hospital (BWH) ont mis au point un nouveau type de nanoparticule qui peut être administré par voie orale et absorbé par le tube digestif, permettant aux patients de simplement prendre une pilule au lieu de recevoir des injections.

Dans un article paru dans l'édition en ligne du 27 novembre de Science Médecine translationnelle , les chercheurs ont utilisé les particules pour démontrer l'administration orale d'insuline chez la souris, mais ils disent que les particules pourraient être utilisées pour transporter tout type de médicament pouvant être encapsulé dans une nanoparticule. Les nouvelles nanoparticules sont recouvertes d'anticorps qui agissent comme une clé pour déverrouiller les récepteurs présents à la surface des cellules qui tapissent l'intestin, permettant aux nanoparticules de traverser les parois intestinales et d'entrer dans la circulation sanguine.

Ce type d'administration de médicaments pourrait être particulièrement utile dans le développement de nouveaux traitements pour des conditions telles que l'hypercholestérolémie ou l'arthrite. Les patients atteints de ces maladies seraient beaucoup plus susceptibles de prendre des pilules régulièrement que de se rendre fréquemment chez un médecin pour recevoir des injections de nanoparticules, disent les chercheurs.

« Si vous étiez un patient et que vous aviez le choix, il n'y a aucun doute :les patients préféreraient toujours les médicaments qu'ils peuvent prendre par voie orale, " dit Robert Langer, le professeur David H. Koch Institute au MIT, membre du Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT, et auteur du Science Médecine translationnelle papier.

Les auteurs principaux de l'article sont l'ancien étudiant diplômé du MIT Eric Pridgen et l'ancien postdoctorant BWH Frank Alexis, et l'auteur principal est Omid Farokhzad, directeur du Laboratoire de nanomédecine et biomatériaux à BWH. Les autres auteurs sont Timothy Kuo, un gastro-entérologue à BWH; Etgar Lévy-Nissenbaum, un ancien post-doctorant BWH; Rohit Karnik, un professeur agrégé de génie mécanique au MIT; et Richard Blumberg, co-directeur de l'Institut de recherche biomédicale de BWH.

Plus d'injections

Plusieurs types de nanoparticules porteuses de médicaments chimiothérapeutiques ou de courts ARN interférents, qui peut désactiver les gènes sélectionnés, font maintenant l'objet d'essais cliniques pour traiter le cancer et d'autres maladies. Ces particules exploitent le fait que les tumeurs et autres tissus malades sont entourés de vaisseaux sanguins qui fuient. Une fois les particules injectées par voie intraveineuse aux patients, ils s'infiltrent à travers ces vaisseaux qui fuient et libèrent leur charge utile sur le site de la tumeur.

Pour les nanoparticules à prendre par voie orale, ils doivent pouvoir traverser la muqueuse intestinale, qui est constitué d'une couche de cellules épithéliales qui se réunissent pour former des barrières impénétrables appelées jonctions serrées.

« Le principal défi est de savoir comment faire passer une nanoparticule à travers cette barrière de cellules. Chaque fois que les cellules veulent former une barrière, ils font ces attachements de cellule en cellule, analogue à un mur de briques où les briques sont les cellules et le mortier est les pièces jointes, et rien ne peut pénétrer ce mur, " dit Farokhzad.

Des chercheurs ont déjà tenté de percer ce mur en perturbant temporairement les jonctions serrées, laisser passer la drogue. Cependant, cette approche peut avoir des effets secondaires indésirables car lorsque les barrières sont brisées, des bactéries nocives peuvent également passer.

Pour construire des nanoparticules capables de franchir sélectivement la barrière, les chercheurs ont profité de travaux antérieurs qui ont révélé comment les bébés absorbent les anticorps du lait de leur mère, renforcer leurs propres défenses immunitaires. Ces anticorps s'accrochent à un récepteur de surface cellulaire appelé FcRN, leur donnant accès à travers les cellules de la muqueuse intestinale dans les vaisseaux sanguins adjacents.

Les chercheurs ont recouvert leurs nanoparticules de protéines Fc, la partie de l'anticorps qui se lie au récepteur FcRN, qui se trouve également dans les cellules intestinales adultes. Les nanoparticules, constitué d'un polymère biocompatible appelé PLA-PEG, peut transporter une grande charge utile de drogue, comme l'insuline, dans leur noyau.

Une fois les particules ingérées, the Fc proteins grab on to the FcRN in the intestinal lining and gain entry, bringing the entire nanoparticle along with them.

"It illustrates a very general concept where we can use these receptors to traffic nanoparticles that could contain pretty much anything. Any molecule that has difficulty crossing the barrier could be loaded in the nanoparticle and trafficked across, " Karnik says.

Breaking through barriers

Dans cette étude, the researchers demonstrated oral delivery of insulin in mice. Nanoparticles coated with Fc proteins reached the bloodstream 11-fold more efficiently than equivalent nanoparticles without the coating. Par ailleurs, the amount of insulin delivered was large enough to lower the mice's blood sugar levels.

The researchers now hope to apply the same principles to designing nanoparticles that can cross other barriers, such as the blood-brain barrier, which prevents many drugs from reaching the brain.

"If you can penetrate the mucosa in the intestine, maybe next you can penetrate the mucosa in the lungs, maybe the blood-brain barrier, maybe the placental barrier, " Farokhzad says.

They are also working on optimizing drug release from the nanoparticles in preparation for further animal tests, either with insulin or other drugs.