Des nanomolécules métalliques capables de transporter les médicaments là où ils sont nécessaires pourraient un jour aider à traiter les patients atteints d'une maladie pulmonaire mortelle.

Des scientifiques basés à l'Imperial College de Londres ont testé un nouveau type de nanoparticules appelées cadres organiques métalliques (MOF) - de minuscules cages métalliques de moins de 100 nanomètres de diamètre pouvant être chargées de molécules médicamenteuses - qui, selon eux, pourraient potentiellement être utilisées pour traiter les patients atteints d'une maladie dévastatrice. maladie appelée hypertension artérielle pulmonaire (HTAP).

Dans l'HTAP, les vaisseaux sanguins des poumons se contractent et s'épaississent, augmenter la pression artérielle et faire travailler le côté droit du cœur de plus en plus fort, jusqu'à ce qu'il échoue finalement. La maladie est rare mais dévastatrice et peut affecter des personnes de tous âges, y compris les bébés, jeunes adultes et personnes âgées. Les patients au stade avancé de la maladie ont peu d'options de traitement au-delà de la greffe, avec une durée de survie moyenne d'environ cinq ans après le diagnostic.

Bien qu'il n'existe aucun remède contre l'HTAP, les traitements existants fonctionnent en ouvrant ces vaisseaux sanguins. Ces médicaments agissent sur les vaisseaux sanguins dans tout le corps, cependant, provoquant une chute de la pression artérielle et entraînant un certain nombre d'effets secondaires, ce qui signifie que la dose à laquelle ces médicaments peuvent être administrés est limitée.

Dans leur dernière étude, publié en ligne dans Circulation pulmonaire , le groupe multidisciplinaire de l'Impériale décrit comment il a pris la première d'un certain nombre d'étapes pour développer des nanoparticules qui pourraient délivrer des médicaments directement aux poumons, montrant que les structures de base ne sont pas nocives pour les cellules.

Professeur Jane Mitchell, de l'Institut national du cœur et des poumons de l'Impériale, qui a dirigé la recherche, a déclaré:"L'espoir est que l'utilisation de cette approche permettra en fin de compte des concentrations élevées de médicaments que nous devons déjà livrer uniquement aux vaisseaux pulmonaires, et réduire les effets secondaires. Pour les patients souffrant d'hypertension artérielle pulmonaire, cela pourrait signifier que nous sommes capables de le transformer d'un état fatal, à une chronique gérable."

Cages métalliques pour l'administration de médicaments

Les minuscules structures métalliques – composées de fer – ont été fabriquées dans le laboratoire du professeur Paul Lickiss et du Dr Rob Davies, du Département de chimie et par le Dr Nura Mohamed lors de ses études de doctorat à l'Impériale. Docteur Mohamed, qui a été financé par la Fondation du Qatar, a fait les structures pour que les médicaments existants utilisés pour traiter l'HTAP puissent s'y insérer.

Ces structures ont été testées dans des cellules pulmonaires humaines et des cellules de vaisseaux sanguins, qui ont été cultivées à partir de cellules souches dans le sang de patients atteints d'HTAP. L'équipe a découvert que les structures réduisaient l'inflammation et n'étaient pas toxiques pour les cellules.

D'autres tests ont montré que les MOF étaient sans danger chez les rats, avec des animaux injectés avec des MOF sur une période de deux semaines montrant peu d'effets secondaires - à part une légère accumulation de fer dans le foie.

"L'une des plus grandes limitations de la nanomédecine est la toxicité, certaines des meilleures structures de nanomédecine ne dépassent pas les étapes initiales de développement car elles tuent les cellules, " a déclaré le professeur Mitchell. "Nous avons fabriqué ces prototypes de MOF, et ont montré qu'ils n'étaient pas toxiques pour toute une gamme de cellules pulmonaires humaines."

Les MOF sont un domaine d'intérêt en nanomédecine, avec des ingénieurs visant à les développer en tant que transporteurs pouvant contenir des cargaisons de drogue, le libérer dans des conditions spécifiques, comme les changements de pH, Température, ou même lorsque les nanostructures sont attirées vers la zone cible par des aimants à l'extérieur du corps.

Au-delà du constat que leurs nanostructures de fer étaient non toxiques, l'équipe pense que les MOF peuvent avoir des propriétés thérapeutiques supplémentaires. Il y avait des preuves suggérant des propriétés anti-inflammatoires, avec les MOF réduisant les niveaux d'un marqueur inflammatoire dans les vaisseaux sanguins, appelé endothéline-1, ce qui provoque la constriction des artères. En outre, le fer est aussi un agent de contraste, ce qui signifie qu'il apparaîtrait sur les scans des poumons pour montrer où le médicament avait atteint.

Les MOF n'ont pas encore été testés chez les patients, mais la prochaine étape consiste à charger les minuscules structures métalliques de médicaments et à trouver le meilleur moyen de les amener à cibler leur cargaison vers les poumons. Les chercheurs sont convaincus qu'en cas de succès, l'approche pourrait évoluer vers des essais pour les patients, avec un candidat-médicament prêt à être testé dans les cinq prochaines années. Les MOF pourraient potentiellement être délivrés par un inhalateur dans les poumons, ou administré par injection.

"Dans cette étude, nous avons prouvé le principe que ce type de support a le potentiel d'être chargé d'un médicament et ciblé sur le poumon, " a expliqué le professeur Mitchell. " Il s'agit de recherche fondamentale et bien que ce MOF particulier ne soit peut-être pas celui qui en fait un médicament pour traiter l'HTAP, nos travaux ouvrent l'idée que cette maladie devrait être considérée avec un effort de recherche accru pour l'administration ciblée de médicaments. »