Depuis le milieu des années 2000, la ferritine, une protéine qui gère le fer dans tous les organismes, a été utilisée pour créer des vaccins ainsi que pour administrer des médicaments anticancéreux et autres médicaments à l'organisme. Cela est dû en grande partie à sa grande stabilité à température ambiante, à sa facilité de production en grande quantité et à son faible risque de rejet par l'organisme hôte.

Cependant, la méthode unique d'auto-assemblage de la protéine a empêché jusqu'à présent les scientifiques de développer une approche universelle pour administrer une large gamme de médicaments.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue de nanotechnologie Small , des chercheurs du King's College de Londres, dirigés par le Dr Kourosh Ebrahimi, rapportent une nouvelle façon de contourner cet auto-assemblage en copiant le comportement de virus tels que le VIH-1.

La ferritine est composée de 24 sous-unités imbriquées qui s’auto-assemblent spontanément pour former une sphère tridimensionnelle creuse à l’intérieur. L'intérieur de ces petites "nanocages" peut être rempli de médicaments thérapeutiques, mais la structure de la protéine doit être brisée avant que ceux-ci y soient insérés.

Traditionnellement, des acides ont été utilisés pour briser la structure de la ferritine, mais ces méthodes peuvent endommager la structure de la protéine et ne permettent pas d'utiliser les nanocages avec des médicaments qui ne peuvent pas être dissous dans l'eau, comme la camptothécine, un traitement anticancéreux sensible au pH et insoluble dans l'eau. .

Plus important encore, ces méthodes traditionnelles ne peuvent pas être utilisées pour créer des médicaments polyvalents comme les vaccins mosaïques qui prennent des antigènes, la partie d'un vaccin qui enseigne au corps comment combattre la maladie, à partir de différentes souches du même virus et les combine pour déclencher une réponse immunitaire plus large. .

"L'incapacité de contrôler facilement l'assemblage de nanocages de protéines naturelles comme la ferritine a constitué un revers pour l'utilisation de ces matériaux sûrs et biocompatibles comme système d'administration de médicaments pour rendre les vaccins modernes efficaces contre plusieurs virus", explique le chercheur de troisième cycle Yujie Sheng.

Cette méthode présente un avantage par rapport aux vaccins à ARNm comme le récent vaccin contre la COVID-19, qui utilise l’ARN messager pour enseigner aux cellules comment fabriquer des antigènes pour des maladies spécifiques. Comme ces vaccins à ARNm n'expriment qu'une partie d'un virus, plutôt qu'une version affaiblie de celui-ci comme les vaccins traditionnels, les vaccins à ARNm sont plus rapides à produire mais peuvent ne pas induire une réponse immunitaire de longue durée car l'organisme n'est pas confronté à un véritable virus. particule.

Bien qu’ils durent plus longtemps, le développement de vaccins traditionnels est coûteux et nécessite de nombreuses années de recherche et de développement pour commercialiser un candidat sûr. En introduisant un système de nanocages « plug-in », le laboratoire de Kourosh a maintenant créé une plate-forme combinant les avantages de l'ARNm et des vaccins traditionnels à base de virus.

Parce que la plateforme nanocage de type viral est sûre, elle n’a pas besoin d’être testée cliniquement chaque fois qu’un antigène différent y est ajouté, un peu comme une plateforme d’ARNm. Dans le même temps, différents antigènes peuvent être facilement connectés à la plateforme pour créer des vaccins efficaces semblables à ceux d’un virus. Imitant le fonctionnement de virus comme le VIH-1, les chercheurs ont relié deux des sous-unités entre elles via une chaîne d'acides aminés appelée peptide.

Cela a interrompu l'auto-assemblage de la ferritine et ouvert la protéine à divers médicaments solubles et insolubles dans l'eau tout en permettant simultanément aux chercheurs de brancher différents antigènes à la surface des nanocages.

Les chercheurs ont également découvert que cette nouvelle méthode permettait de multiplier par quatre l’encapsulation des médicaments pour les traitements hydrosolubles et insolubles. En plus de délivrer davantage de médicaments comme la doxorubicine, un médicament anticancéreux largement utilisé, aux parties affectées du corps, cela promet d'élargir la gamme de médicaments que la ferritine peut transporter.

"Notre technologie combine les avantages de la technologie de l'ARNm et des vaccins traditionnels. Il s'agit d'une plate-forme sûre comme la technologie de l'ARNm, et en même temps, différents antigènes peuvent être connectés et générer des particules ressemblant à des virus imitant les vaccins traditionnels.... Nous espérons que la stabilité et la facilité de production présentées par cette plateforme seront reconnues par les fabricants pharmaceutiques", déclare Sheng.

Le nouveau processus espère également ouvrir la porte à un nouveau type de thérapie pouvant agir simultanément comme un vaccin et un médicament, visant à la fois à prévenir la maladie et ses symptômes.

Yujie Sheng, doctorant en deuxième année. étudiant dans le laboratoire de Kourosh à l'Institut King des sciences pharmaceutiques et premier auteur de l'étude, a déclaré :« L'incapacité de contrôler facilement l'assemblage de nanocages de protéines naturelles comme la ferritine a été un revers pour l'utilisation de ces matériaux sûrs et biocompatibles comme système d'administration de médicaments pour fabriquer vaccins modernes efficaces contre plusieurs virus.

"Notre technologie combine les avantages de la technologie de l'ARNm et des vaccins traditionnels. Il s'agit d'une plate-forme sûre comme la technologie de l'ARNm, et en même temps, différents antigènes peuvent être connectés et générer des particules pseudo-virales imitant les vaccins traditionnels.

"De plus, grâce à notre technologie, nous pourrions mélanger et assortir des antigènes de différents virus et créer un candidat vaccin capable d'entraîner l'organisme contre plusieurs virus. Un tel vaccin mosaïque est susceptible de réduire le coût et le temps de réponse aux futures pandémies virales.

"Nous espérons que la stabilité et la facilité de production présentées par cette plateforme seront reconnues par les fabricants pharmaceutiques."

King's College a obtenu un brevet pour cette technologie. La prochaine étape du laboratoire consiste à utiliser sa technologie de nanocage et à développer de nouveaux traitements contre une série de maladies, telles que le cancer et les infections virales, qu'ils espèrent mener des recherches dans le cadre d'une entreprise dérivée commerciale.