Une nouvelle technologie co-développée à l'EMBL Hambourg fournit de nouvelles informations sur les produits pharmaceutiques à ARNm et autres nanomédicaments, ce qui peut être utile pour le développement de nouveaux produits
Les nanomédicaments à ARN messager (ARNm), une technologie révolutionnaire qui a conduit au développement du premier vaccin approuvé contre la COVID-19, ont récemment été reconnus par le prix Nobel de médecine ou de physiologie. Mais le potentiel de l’ARNm pour les applications pharmaceutiques devrait aller bien au-delà :il pourrait ouvrir de nouvelles opportunités pour le traitement et la prévention de maladies telles que les infections virales et bactériennes, le cancer, les maladies cardiovasculaires et les maladies inflammatoires et auto-immunes. Cela pourrait également transformer le vaste champ d’interventions des protéines thérapeutiques.
De nombreux nouveaux nanomédicaments à base d’ARNm, actuellement à différents stades de développement, pourraient devenir disponibles à l’avenir. L'une des exigences pour toutes les applications d'ARNm dans les produits pharmaceutiques est qu'ils doivent être formulés dans des systèmes d'administration appropriés, chacun conçu pour des fonctions différentes et optimisé pour les besoins des produits thérapeutiques en fonction de l'application prévue et de la voie d'administration.
Les nanoparticules à base de lipides sont de minuscules gouttelettes de molécules ressemblant à de la graisse qui servent d'emballage protecteur à l'ARNm. Leurs propriétés dépendent de la composition, de la structure, du protocole de fabrication et d'autres conditions.
Un aspect important des nanoparticules est leur taille. De par leur nature, les nanoparticules peuvent varier légèrement en taille, certaines étant un peu plus petites et d'autres un peu plus grandes que la valeur moyenne. La taille des particules peut avoir une influence, par exemple, sur la stabilité et le comportement des formulations après administration. Il est donc important de contrôler la taille des particules à l'intérieur d'un produit pharmaceutique pour évaluer et garantir sa qualité.
Des scientifiques de l'EMBL Hambourg, de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence, de Postnova Analytics GmbH et de BioNTech SE ont développé une nouvelle méthode pour élucider avec précision la taille de toutes les particules contenues dans ces produits pharmaceutiques, ainsi que leur structure et le nombre de molécules d'ARN qu'elles contiennent. L’étude a été menée sur la base de formulations lipoplexes, une technologie de délivrance d’ARNm développée par BioNTech. Les travaux sont publiés dans la revue Scientific Reports .
"Jusqu'à présent, il était très difficile de mesurer toutes ces propriétés liées à la taille; par conséquent, seules des valeurs moyennes étaient souvent déterminées", a déclaré Heinrich Haas, l'un des responsables du projet. "Grâce à notre nouvelle méthode, nous pouvons déterminer de nombreuses caractéristiques liées à la taille en même temps, avec une seule mesure et pour toutes les nanoparticules d'un produit. Ces informations peuvent être utiles pour évaluer la qualité du produit."
La méthode sera également applicable à l'étude d'autres produits pharmaceutiques.
"Les liposomes sont un autre type de nanoparticules pharmaceutiques utilisées depuis des années pour le traitement du cancer ou de maladies infectieuses telles que les infections fongiques", a déclaré Peter Langguth, chef de projet à l'Université Johannes Gutenberg de Mayence.
"Maintenant, même des produits génériques à base de liposomes sont disponibles sur le marché, et il y en aura probablement d'autres à venir. La nouvelle méthode peut être très utile pour évaluer la qualité de ces génériques par rapport aux produits d'origine et ouvrira la voie à d'autres produits de haute qualité. des produits pharmaceutiques de qualité à un coût encore plus raisonnable."
Ce qui rend la nouvelle méthode si puissante, c'est qu'elle associe deux techniques :le fractionnement champ-flux à flux asymétrique (AF4) et la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). AF4 sépare les nanoparticules à base de lipides des autres parties d'un nanomédicament à ARNm et les trie en fonction de leur taille.
SAXS permet aux scientifiques de déterminer la structure et le nombre de particules triées. Pour y parvenir sans équivoque, un seul type de particule doit être analysé à la fois, c'est pourquoi combiner le tri et la mesure est si essentiel.
SAXS est l'une des techniques clés appliquées et disponibles à l'EMBL de Hambourg en tant que service destiné aux chercheurs du monde universitaire et de l'industrie en Europe et au-delà. La ligne de lumière SAXS de l'EMBL Hambourg au synchrotron PETRA III, désormais équipée du dispositif AF4, mis en place avec l'aide de collaborateurs de Postnova Analytics GmbH, ouvrira de nouvelles opportunités non seulement pour l'étude des nanoparticules pharmaceutiques, mais également pour d'autres types de recherche.
"La combinaison de ces deux outils peut désormais être utilisée dans de nombreux domaines scientifiques différents", a déclaré Melissa Graewert, scientifique à l'EMBL de Hambourg.
"En plus de contribuer à la création de nouveaux médicaments, nous pouvons également les utiliser pour comprendre comment des particules de différentes tailles interagissent dans des systèmes biologiques complexes. Par exemple, j'utilise maintenant cette nouvelle configuration pour examiner de près comment de très petits débris plastiques appelés nanoplastiques, qui polluer nos eaux, peuvent être recouverts par la liaison des protéines à leur surface. Une question clé est de savoir si cette protection protéique permet aux nanoplastiques de voyager dans notre circulation sanguine, atteignant potentiellement différents organes, car ils pourraient ne plus être reconnus comme des corps étrangers par notre système immunitaire. "
Ce travail fait suite à plusieurs études collaboratives antérieures entre l'EMBL Hambourg, BioNTech SE et l'Université Johannes Gutenberg de Mayence, qui ont exploré comment l'ARNm peut être mieux formulé et délivré dans les cellules humaines. Les scientifiques poursuivent leurs recherches collaboratives pour explorer davantage l'application des nanomédicaments à ARNm.
Plus d'informations : Melissa A. Graewert et al, Caractérisation quantitative résolue en taille des nanoparticules d'ARNm par couplage en ligne d'un fractionnement champ-flux à flux asymétrique avec diffusion des rayons X aux petits angles, Rapports scientifiques (2023). DOI :10.1038/s41598-023-42274-z
Informations sur le journal : Rapports scientifiques
Fourni par le Laboratoire européen de biologie moléculaire
