Les ingénieurs de Penn ont développé un nouveau moyen de cibler les poumons avec des nanoparticules lipidiques (LNP), les minuscules capsules utilisées par les vaccins Moderna et Pfizer-BioNTech COVID-19 pour administrer l'ARNm, ouvrant ainsi la porte à de nouveaux traitements pour les maladies pulmonaires comme la mucoviscidose.
Dans un article paru dans Nature Communications , Michael J. Mitchell, professeur agrégé au Département de bio-ingénierie, démontre une nouvelle méthode permettant de déterminer efficacement quels LNP sont susceptibles de se lier aux poumons plutôt qu'au foie. "La façon dont le foie est conçu", explique Mitchell, "les LNP ont tendance à s'infiltrer dans les cellules hépatiques et ont du mal à arriver ailleurs. Être capable de cibler les poumons peut potentiellement changer la vie d'une personne atteinte d'un cancer du poumon ou de mucoviscidose."
Des études antérieures ont montré que les lipides cationiques (lipides chargés positivement) sont plus susceptibles de délivrer leur contenu avec succès aux tissus pulmonaires. "Cependant, les lipides cationiques commerciaux sont généralement hautement chargés positivement et toxiques", explique Lulu Xue, chercheuse postdoctorale au Mitchell Lab et premier auteur de l'article. Étant donné que les membranes cellulaires sont chargées négativement, les lipides ayant une charge positive trop forte peuvent littéralement déchirer les cellules cibles.
En règle générale, il faudrait que des centaines de souris testent individuellement les membres d’une « bibliothèque » de LNP – des variantes chimiques avec différentes structures et propriétés – pour en trouver une avec une faible charge et une plus grande probabilité de délivrer une charge médicinale aux poumons.
Au lieu de cela, Xue, Mitchell et leurs collaborateurs ont utilisé ce que l'on appelle « l'ADN à code-barres » (ADNb) pour marquer chaque LNP avec un brin unique de matériel génétique afin de pouvoir injecter un pool de LNP dans seulement une poignée de modèles animaux. . Ensuite, une fois les LNP propagés dans différents organes, l'ADNb pourrait être analysé, comme un article au supermarché, pour déterminer quels LNP se sont retrouvés dans les poumons.
Après avoir identifié un LNP qui a réussi à pénétrer dans les cellules pulmonaires, Xue, Mitchell et leurs collaborateurs ont administré la molécule à des souris souffrant d'un cancer du poumon :le traitement a eu un effet prononcé et positif, réduisant considérablement la taille de la tumeur en délivrant un brin d'ARNm et d'ARNg qui supprime la croissance des tumeurs du poumon. "Cette technologie contribuera à accélérer le développement de thérapies à base d'ARNm au-delà du foie", explique Xue, soulignant la rapidité, le faible coût et l'efficacité de la technique.
Plus d'informations : Lulu Xue et al, Le code-barres à haut débit des nanoparticules identifie des matériaux cationiques et dégradables de type lipidique pour l'administration d'ARNm aux poumons dans des modèles précliniques féminins, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-45422-9
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université de Pennsylvanie
