Les neutrophiles sont un type de globules blancs qui aident à combattre les maladies en se déplaçant vers le site infecté du corps pour rechercher et détruire les agents pathogènes nocifs.

Mais sans restriction, les neutrophiles peuvent également prolonger l'inflammation et contribuer au développement de maladies telles que la thrombose vasculaire, le cancer et la rétinopathie diabétique.

Pour bloquer les effets nocifs des cellules défensives, une équipe de recherche dirigée par la Case Western Reserve University (CWRU) a conçu une plate-forme de nanoparticules qui peut cibler exclusivement les neutrophiles activés associés à la maladie, tout en laissant intacts les neutrophiles circulants inactifs.

"Cela garantit que les neutrophiles associés à la maladie sont supprimés", a expliqué Evi Stavrou, professeur au CWRU, "mais [leur] capacité à combattre les infections reste intacte."

Les résultats offrent le potentiel de transformer les thérapies pour les maladies courantes, y compris les complications du diabète, le cancer et les maladies auto-immunes.

Stavrou, professeur désigné Oscar D. Ratnoff en médecine et en hématologie à l'École de médecine, est l'auteur correspondant principal de l'étude, qui a récemment paru dans Nature Nanotechnology .

Les résultats sont issus d'une collaboration de trois ans entre le laboratoire de Stavrou, des collègues des départements d'ingénierie biomédicale et de pharmacologie de Case Western Reserve et des partenaires de recherche du monde entier.

« Cette collaboration entre le laboratoire du Dr Stavrou et notre laboratoire rassemble nos expertises complémentaires et interdisciplinaires pour créer une plateforme de nanomédecine unique qui permet un ciblage spécifique des neutrophiles activés », a déclaré Anirban Sen Gupta, professeur de génie biomédical et professeur Leonard Case Jr. de Ingénierie à la Case School of Engineering. "L'activité aberrante des neutrophiles est en train de devenir un mécanisme majeur dans de nombreuses maladies, et cette plateforme peut permettre un traitement ciblé de ces maladies sans compromettre les capacités de défense immunitaire des neutrophiles."

Leurs travaux ont montré que le ciblage spécifique d'un médicament supprimant les neutrophiles sur le site de la maladie en le conditionnant dans la nanoplateforme augmentait l'efficacité du médicament. Cela a également réduit les effets toxiques par rapport à l'administration directe du médicament par voie intraveineuse.

L'étude

L'étude représente la première démonstration d'un ciblage actif de ce qu'on appelle les « sous-populations » de neutrophiles. Leur plate-forme est suffisamment polyvalente pour être adaptée à des populations de neutrophiles spécifiques, seules ou dans des complexes cellulaires, a déclaré Stavrou.

Pour cibler spécifiquement les neutrophiles activés, Stavrou et Sen Gupta ont d'abord dû identifier un marqueur de surface exprimé de manière unique par les neutrophiles activés mais pas par les cellules au repos. Ils se sont concentrés sur l'élastase des neutrophiles (NE), qui est sécrétée par les neutrophiles lors de l'inflammation, car elle n'est produite que par les neutrophiles et ne se rend à la surface de la cellule que lorsqu'elle est activée.

Pour utiliser la NE comme "appât" pour la liaison des nanoparticules (NP), Stavrou et Sen Gupta ont conçu un peptide dérivé de l'alpha-1 antitrypsine (un inhibiteur naturel de la NE) et ont démontré sa capacité de liaison spécifique à la NE. La décoration de la surface des nanoparticules avec ce peptide a permis sa liaison spécifique aux neutrophiles activés.

Ensuite, des inhibiteurs pharmacologiques qui interfèrent avec les fonctions des neutrophiles ont été choisis. La combinaison de ces deux composants sur une plate-forme lipidique NP a généré des nanoparticules thérapeutiques actives ciblées sur les neutrophiles.

Les nanoparticules assemblées ont été utilisées dans des tests in vitro et in vivo pour définir leur capacité de charge, leur biodistribution, leur spécificité vis-à-vis de la NE et leur durée de circulation dans des modèles murins.

Plusieurs variantes de NP ont été créées qui peuvent interagir spécifiquement avec les neutrophiles activés uniquement, ou avec des neutrophiles activés qui sont en complexe avec d'autres cellules telles que les plaquettes activées, une caractéristique de la thrombose inflammatoire dans de nombreuses maladies.

Enfin, la faisabilité de la "capacité thérapeutique ciblée" avec cette plateforme NP a été démontrée en utilisant des charges utiles de médicaments dans des modèles murins de thrombose veineuse.

La prochaine phase des études se concentrera sur l'étude de nouvelles molécules médicamenteuses supprimant les neutrophiles développées au laboratoire de Stavrou en tant que charge utile dans les nanoparticules et sur l'évaluation de ces formulations dans divers modèles de maladies induites par les neutrophiles. + Explorer plus loin

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