Inspirés par la conception des navettes spatiales, les chercheurs de Penn Engineering ont inventé une nouvelle façon de synthétiser un composant clé des nanoparticules lipidiques (LNP), le véhicule d'administration révolutionnaire pour les traitements à ARNm, notamment les vaccins Pfizer-BioNTech et Moderna contre la COVID-19, simplifiant ainsi la fabrication. des LNP tout en renforçant leur efficacité à délivrer l'ARNm aux cellules à des fins médicinales.
Dans un article paru dans Nature Communications , Michael J. Mitchell, professeur agrégé au Département de bio-ingénierie, décrit une nouvelle façon de synthétiser des lipidoïdes ionisables, des composants chimiques clés des LNP qui aident à protéger et à délivrer des charges utiles médicinales. Pour cet article, Mitchell et ses co-auteurs ont testé l'administration d'un médicament à ARNm pour traiter l'obésité et d'outils d'édition génétique pour traiter les maladies génétiques.
Des expériences antérieures ont montré que les lipidoïdes à queues ramifiées sont plus efficaces pour délivrer l'ARNm aux cellules, mais les méthodes de création de ces molécules sont longues et coûteuses. "Nous proposons une nouvelle stratégie de construction pour une synthèse rapide et rentable de ces lipidoïdes", explique Xuexiang Han, étudiant postdoctoral au Mitchell Lab et co-premier auteur de l'article.
La méthode consiste à combiner trois produits chimiques :une « tête » d’amine, deux « queues » d’époxyde d’alkyle et, enfin, deux « queues ramifiées » de chlorure d’acyle. La ressemblance du lipidoïde achevé avec une navette spatiale attachée à deux fusées d'appoint n'est pas une coïncidence :à l'université, se souvient Han, un documentaire sur la navette spatiale l'a impressionné par la conception des propulseurs de fusée à poudre qui permettaient à la navette d'entrer en orbite. "J'ai pensé que nous pourrions ajouter deux queues de branche comme 'boosters' dans le lipidoïde pour favoriser la délivrance de l'ARNm", explique Han.
En effet, l’ajout de queues ramifiées a conduit à une augmentation frappante de la capacité des LNP équipés du nouveau lipidoïde à délivrer de l’ARNm aux cellules cibles, un peu comme une fusée dont les propulseurs lui permettent de pénétrer plus facilement dans l’atmosphère. "Nous avons constaté une augmentation spectaculaire d'une hormone qui régule le métabolisme pour cibler les cellules après avoir délivré de l'ARNm à l'aide de ces lipidoïdes, ce qui est vraiment excitant si l'on considère cela comme un moyen de traiter l'obésité", explique Mitchell.
Plus d'informations : Xuexiang Han et al, Synthèse combinatoire in situ de lipidoïdes ramifiés dégradables pour l'administration systémique d'ARNm thérapeutiques et d'éditeurs de gènes, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-45537-z
Fourni par l'Université de Pennsylvanie
