Une nouvelle façon d'administrer des protéines thérapeutiques à l'intérieur du corps utilise un support acoustiquement sensible pour encapsuler les protéines et les ultrasons pour imager et guider l'emballage vers l'emplacement exact requis, selon les chercheurs de Penn State. L'échographie brise alors la capsule, permettant à la protéine d'entrer dans la cellule.

"Lorsque vous exposez la particule aux ultrasons, elle ouvre un trou dans la membrane cellulaire qui dure quelques microsecondes, " a déclaré Scott Medina, professeur assistant en génie biomédical, État de Penn. "Nous pouvons utiliser cette ouverture temporaire pour délivrer des anticorps, qui sont des molécules thérapeutiques attrayantes en médecine de précision qui ne peuvent pas autrement pénétrer à l'intérieur des cellules. »

Ces anticorps sont des thérapeutiques émergentes pour les cancers, maladies infectieuses et polyarthrite rhumatoïde, il a dit.

Mais faire entrer la protéine à l'intérieur du support de nanoparticules n'était pas facile, c'est pourquoi d'autres chercheurs ont dû recourir à des méthodes compliquées et souvent peu performantes, telles que la fixation de la cargaison à l'extérieur des nanoparticules, entraînant une libération inefficace des protéines et une livraison hors cible.

Le défi avec la nouvelle méthode était que la protéine ne voulait pas interagir avec l'intérieur de la particule, qui est fait d'un liquide fluoré, similaire au téflon liquide. Doctorant de Médine, Janna Sloand, a proposé un travail créatif autour d'un masque fluoré. Ces masques chimiques ont un contrepoids de polarité et de teneur en fluor qui permet à la protéine d'interagir avec le milieu liquide fluoré tout en maintenant l'état replié et la bioactivité de la protéine.

« Nous avons eu beaucoup de défis à développer cette nouvelle méthode, " dit Sloand, premier auteur de l'article publié récemment dans ACS Nano . "Le plus difficile a été de déterminer quel type de produits chimiques pouvait masquer la protéine. C'était définitivement mon moment eurêka quand j'ai vu que cela fonctionnait."

Dans les travaux futurs, l'équipe explorera l'utilisation de leur matériel programmable par ultrasons comme plate-forme pour l'administration guidée par l'image de protéines thérapeutiques et d'outils d'édition de gènes.

Dans des applications thérapeutiques connexes, ils tirent parti de cette technologie pour délivrer des anticorps qui peuvent altérer les voies de signalisation anormales dans les cellules tumorales afin de « désactiver » efficacement leurs traits malins. Dans d'autres travaux, ils fournissent des outils d'édition de gènes, comme les constructions CRISPR, pour permettre l'ingénierie génomique contrôlée par ultrasons des cellules dans des microenvironnements tissulaires complexes en 3D.

Surtout, ces applications de délivrance peuvent toutes être réalisées à l'aide de techniques ultrasonores déjà employées dans les hôpitaux, qui, espèrent-ils, permettront la traduction rapide de cette technologie pour des soins de santé de précision.