Un nouveau matériel développé à l'Université Cornell pourrait améliorer considérablement la livraison et l'efficacité des vaccins d'ARNm en remplaçant un ingrédient couramment utilisé qui peut déclencher des réponses immunitaires indésirables chez certaines personnes.
Grâce à leur capacité à former des cellules à produire des protéines de tueurs de virus, les vaccins d'ARNm ont gagné en popularité au cours des cinq dernières années pour leur succès dans la réduction de la gravité de l'infection Covid-19. Une méthode pour livrer l'ARNm aux cellules est de l'emballer à l'intérieur des sphères grasses, appelées nanoparticules lipidiques, qui la protègent contre la dégradation. Cependant, une composante commune des nanoparticules lipidiques appelées polyéthylène glycol (PEG) peut provoquer des réponses immunitaires chez certains individus, ce qui a conduit les chercheurs à rechercher des matériaux plus biocompatibles.
Shaoyi Jiang, professeur de génie biomédical, s'efforce de remplacer la composante PEG des nanoparticules lipidiques par une option plus adaptable et furtive. La recherche est sous l'embargo jusqu'à 5h du matin le 29 mai 2025 dans la revue Matériaux de la nature.
Le véhicule de livraison pour un vaccin contre l'ARNm doit trouver un équilibre Goldilocks – suffisamment stable pour protéger l'ARNm, mais suffisamment labile pour le libérer à l'intérieur des cellules, et a été suffisamment protégé pour échapper à la surveillance immunitaire, mais pas si cachée qu'elle entrave l'absorption cellulaire. PEG fait le travail mais présente certains effets secondaires involontaires dans un petit sous-ensemble de personnes.
Le corps humain est principalement de l'eau, donc si vous insérez quelque chose avec des fractions hydrophobes exposées, comme Peg, dans notre sang-froid, notre système de surveillance immunitaire dit: « Hé, c'est un matériau étranger », et générera un anticorps pour le détruire. «
Shaoyi Jiang, professeur de génie biomédical
Cet environnement rend plus probable les réponses défavorables à un vaccin et rend donc plus difficile pour le vaccin de faire son travail.
Les systèmes immunitaires de la plupart des gens sont déjà prêts à combattre PEG. Des recherches antérieures montrent qu'une majorité de personnes ont des anticorps anti-PEG « de personnes exposées à Peg dans de nombreux produits commerciaux comme le shampooing et le dentifrice », a déclaré Jiang, ajoutant que cette exposition répandue peut expliquer pourquoi le corps est si rapide pour signaler Peg comme une menace.
Pour résoudre ce problème, Jiang a développé des nanoparticules lipidiques qui utilisent un polymère zwitterionique, une alternative cruciale au PEG, améliorant les performances et la biocompatibilité du système. En raison de la nature super-hydrophile ou qui aime l'eau des zwitterions, ce matériau est capable de se fondre dans le corps et de livrer plus facilement l'ARNm. Ce matériau spécifique dérivé naturellement, appelé poly (carboxybétaine) (PCB), a un équilibre parfait entre la furtivité et la stabilité. Dans son article récent, Jiang a constaté que le remplacement de PEG par PCB dans des nanoparticules lipidiques entraîne des vaccins d'ARNm très efficaces qui ne déclenchent pas négativement le système immunitaire du corps.
Jiang travaille avec Weill Cornell Medicine, Houston Methodist Cancer Center, l'hôpital pour les enfants malades de Toronto et le National Cancer Institute pour déplacer cette découverte vers des applications cliniques, en particulier dans le développement de vaccins contre le cancer basés sur l'ARNm. Les nanoparticules zwitterioniques aident à gêner les vaccins devant la surveillance immunitaire du corps afin qu'elle induit des réponses immunitaires spécifiques à l'antigène tout en minimisant l'activation immunitaire indésirable.
« Avec un virus comme Covid-19, vous n'avez besoin que d'une minuscule dose de vaccin, et notre système immunitaire répondra. Mais pour un vaccin contre le cancer, l'environnement tumoral supprime le système immunitaire, vous avez donc besoin d'une dose beaucoup plus élevée pour être efficace », a déclaré Jiang. « Si un patient a un problème mineur en raison de la PEG, le problème sera amplifié avec une dose plus élevée.
La recherche a été soutenue en partie par le National Institute of Allergy and Infectious Diseases et le National Cancer Institute, tous deux partie des National Institutes of Health.
