Une nouvelle technique de stockage peut maintenir la stabilité des médicaments et des vaccins à base de protéines sans les garder au froid. La découverte, dirigée par des chercheurs de Penn State, pourrait éliminer le besoin de réfrigération pour des centaines de médicaments vitaux comme l'insuline, les anticorps monoclonaux et les vaccins viraux.
« Plus de 80 % des médicaments biologiques et 90 % des vaccins nécessitent des conditions de température contrôlée. Cette approche pourrait révolutionner leur stockage et leur distribution, les rendant plus accessibles et abordables pour tous », a déclaré Scott Medina, responsable de l'étude et William et Wendy Korb Early Career. Professeur de génie biomédical à Penn State.
Cela permettrait d'économiser des milliards de dollars actuellement dépensés pour garder ces produits au froid tout au long de la chaîne d'approvisionnement et permettrait potentiellement l'utilisation de thérapies protéiques dans des environnements où une réfrigération constante n'est pas possible.
Scott Medina, responsable de l'étude et professeur en début de carrière William et Wendy Korb, génie biomédical, Penn State
La recherche a été récemment publiée dans la revue Communication naturelle. Grâce à une série d’expériences, l’équipe de recherche a remplacé la solution à base d’eau couramment utilisée dans les médicaments à base de protéines par une huile perfluorocarbonée et a testé cinq protéines différentes dotées d’une gamme de fonctions liées à la santé telles que des anticorps et des enzymes.
Lorsqu'elle a été testée sur des souris, les chercheurs ont découvert que la nouvelle solution était tout aussi efficace que les versions réfrigérées et ne présentait aucun signe de toxicité, ce qui signifie que la solution à base d'huile n'avait aucun effet néfaste sur la santé.
Les chercheurs ont également découvert que la solution à base d’huile était naturellement stérile pour les échantillons de protéines, notant qu’ils ne pouvaient pas être contaminés par des bactéries, des champignons ou des virus qui nécessitent un environnement aqueux pour se développer et survivre.
Il y avait un problème : les protéines présentes dans les environnements aqueux se répartissaient uniformément dans le liquide. Dans l'huile, ils ne sont pas si solubles, a expliqué Medina. Ainsi, l’équipe a développé un tensioactif – une molécule qui recouvre la surface de la protéine – pour protéger la surface de la protéine de manière à lui permettre de se disperser uniformément dans la solution.
Le tensioactif a également créé une coque protectrice autour de la protéine, la maintenant stable et l'empêchant de se décomposer même à des températures allant jusqu'à 212 degrés Fahrenheit, ce qui ferait normalement bouillir l'eau.
« Pensez-y comme à des imperméables pour protéines », a déclaré Medina, qui est également affilié aux Huck Institutes of the Life Sciences de Penn State. « Tout comme un imperméable vous garde au sec, cette coque protectrice protège les protéines de la chaleur et de la contamination, lui permettant de rester stable et fonctionnelle. »
Les médicaments et les vaccins à base de protéines sont généralement sensibles à la chaleur, à la lumière et au mouvement, ce qui peut leur faire perdre leur structure et leur fonction au fil du temps, a expliqué Medina. La réfrigération aide à ralentir ce processus de dégradation, de sorte que le médicament restera efficace jusqu'à son administration.
« À haute température, les protéines commenceront à se déployer et à devenir inactives », a expliqué Medina. « Le déploiement se produit parce que lorsque la température augmente, l'énergie des molécules d'eau sépare la protéine et la déplie. Pour cette raison, les thérapies protéiques doivent souvent être conservées dans des réfrigérateurs ou des congélateurs pour empêcher le déploiement. »
Medina a déclaré que ces découvertes pourraient potentiellement limiter ou éliminer la logistique de la chaîne du froid, qui est le réseau d'approvisionnement nécessaire pour acheminer les thérapies d'où elles sont produites vers les différents centres de distribution avant d'être administrées aux patients.
En 2020, une autre équipe de chercheurs a découvert que la logistique de la chaîne du froid devrait coûter 58 milliards de dollars à l’échelle mondiale d’ici 2026.
« Si quelque chose se passe mal au cours du processus, l'activité de la thérapie protéique pourrait être perdue, le médicament pourrait ne plus être efficace ou être contaminé et les patients pourraient potentiellement en souffrir », a déclaré Medina.
Les chercheurs ont déclaré que leur approche pourrait potentiellement réduire les coûts et les obstacles pour les sociétés pharmaceutiques, ce qui pourrait conduire à davantage d'économies et à un meilleur accès pour les patients ayant besoin de ces thérapies.
« Cette nouvelle méthode pourrait également réduire les obstacles et permettre aux médicaments d'être distribués dans des environnements aux ressources limitées et à travers toutes les populations », a déclaré Medina. « Nous pourrions même l'utiliser pour ceux qui se trouvent sur le champ de bataille, où ces thérapies seraient nécessaires mais où l'accès à la réfrigération est limité. »
À l’avenir, les chercheurs visent à démontrer que leur méthode fonctionne avec des protéines supplémentaires et à s’associer à des sociétés pharmaceutiques pour stabiliser des molécules protéiques ou des peptides qui pourraient être utilisés dans une gamme de médicaments.
« Nous sommes actuellement en train d'obtenir des droits de brevet et espérons collaborer avec des sociétés pharmaceutiques pour rendre leurs produits protéinés plus stables et plus accessibles », a déclaré Medina.
L'équipe comprend Girish Kirimanjeswara, professeur agrégé de sciences vétérinaires et biomédicales ; Atip Lawanprasert, Mariangely González Vargas et Arishya Dewan, étudiants diplômés de Penn State ; ainsi que Harminder Singh, chercheur postdoctoral ; et Sopida Pimcharoen, étudiante de premier cycle. La Defense Advanced Research Projects Agency a financé ces travaux.
