Dans une récente revue publiée dans Nanotechnologie de la natureles chercheurs ont fourni un aperçu des stratégies de nanomédecine pour traiter la thrombose induite par la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
La physiopathologie complexe et unique de la thrombose associée au COVID-19 et les risques hémorragiques des agents thrombolytiques existants ont justifié le développement de nouvelles options thérapeutiques. Les nanoparticules protègent la dégradation des molécules biologiques et permettent une livraison ciblée et à la demande sur le site d’intérêt, et peuvent donc élargir le paysage thérapeutique du COVID-19.
Sommaire
À propos de l’examen
Dans la présente revue, les chercheurs ont examiné les données sur les nanoparticules pour le traitement de la thrombo-inflammation induite par l’infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2).
Physiopathologie de la thrombose observée dans les infections à SARS-CoV-2
Le COVID-19 entraîne des lésions endothéliales vasculaires, des réponses immunologiques accrues avec une inflammation systémique, une activation du complément et la formation de pièges extracellulaires de neutrophiles (NET), connus sous le nom de NETosis, suivis d’un recrutement de neutrophiles sur le site de la blessure. Les événements conduisent à la formation de thrombus en régulant à la hausse le facteur tissulaire, la thrombine et l’activation des plaquettes. D’autres biomarqueurs de la coagulation, tels que le facteur von Willebrand (vWF), le facteur de nécrose tumorale alpha et le facteur VIII, sont impliqués.
Des taux élevés d’inhibiteur de l’activateur du plasminogène 1 empêchent également la dégradation du caillot ou la thrombolyse en inhibant les processus thrombolytiques endogènes. La thrombine facilite le clivage du fibrinogène en fibrine, qui, combinée aux plaquettes activées et aux globules rouges (GR), forme un thrombus. NETosis est unique à la physiopathologie de la thrombose induite par le COVID-19 et a été documentée pour les nanoparticules comprenant de l’or, de l’oxyde de manganèse, de l’argent, de l’oxyde de fer, des lipides cationiques, de l’oxyde de graphène, des nanodiamants et du polystyrène.
Concevoir des approches pour l’administration d’agents thrombolytiques à l’aide de nanoparticules
L’introduction de thrombolytiques dans les nanoparticules a permis de réduire la dose totale (réduisant ainsi les risques hémorragiques) et d’augmenter la dose efficace en augmentant le temps de circulation et en prévenant la dégradation enzymatique prématurée. De plus, les nanoparticules peuvent fonctionner comme modèles pour incorporer des fonctionnalités supplémentaires, telles que la libération réactive de médicaments et le ciblage actif sans altérer les capacités de chargement, améliorant encore l’efficacité et réduisant les effets indésirables.
Les types de nanoparticules comprennent les liposomes, les vésicules dérivées de cellules, les nanoparticules polymères et les nanoparticules inorganiques. Les liposomes comprennent des vésicules unilamellaires et sont facilement synthétisés, évolutifs, ont une capacité de charge élevée et ont connu un succès commercial. Cependant, les liposomes ont des temps de circulation courts et se dégradent rapidement.
Les vésicules dérivées de cellules peuvent être dérivées de plaquettes ou de globules rouges (RBC), avoir une biocompatibilité acceptable, une capacité de chargement, un long temps de circulation et des capacités de ciblage inhérentes, mais impliquent des méthodes de synthèse complexes et ont une faible évolutivité. Nanoparticules polymères [e.g., poly (lactic-co-glycolic acid)] les nanoparticules peuvent comprendre des noyaux solides ou des polymersomes et des propriétés similaires à celles des liposomes, mais offrent un contrôle accru de la libération de médicaments par rapport aux liposomes.
Les nanoparticules inorganiques peuvent être solides ou mésoporeuses, faciles à synthétiser, évolutives, stables et multifonctionnelles, mais elles peuvent être toxiques et ne peuvent charger des solides que sur leurs surfaces. Les nanoparticules de vésicules dérivées de cellules comprennent des ligands et des récepteurs de surface endogènes présents naturellement et sont hautement biocompatibles ; cependant, leur évolutivité est difficile.
Livraison ciblée (nanoparticules induites par des ligands et inhérentes ciblant les plaquettes, la fibrine et les globules rouges) et livraison réactive [involving secreted phospholipase-A2 (sPLA2) and thrombin release from clots] peut améliorer la spécificité et l’efficacité thrombolytiques. Les nanoparticules inhérentes ont une multifonctionnalité élevée, facilitant la production de systèmes de nano-livraison sophistiqués sans compliquer la synthèse et en utilisant un champ magnétique ou un rayonnement proche infrarouge au site de la thrombose. Les nanoparticules mésoporeuses ont des capacités de charge de médicament plus élevées que les solides.
L’accumulation localisée de nanoparticules peut être obtenue en les décorant avec des ligands (y compris des peptides, des anticorps, des polysaccharides et des membranes cellulaires) ayant des affinités pour les constituants des thrombi. Les cibles courantes de ces ligands comprennent les sélectines αIIb/β3 et P plaquettaires, le vWF, la fibrine, la glycophorine érythrocytaire A et l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA).
Les ligands peptidiques sont de petite taille, économiques, évolutifs et moins immunogènes mais ont une faible stabilité, de faibles affinités de liaison et nécessitent des espaceurs. Les ligands d’anticorps tels que NIB 1H10 et Ter119 ont l’affinité la plus élevée et la spécificité la plus élevée, mais sont probablement immunogènes, ont des coûts de production élevés et nécessitent une orientation précise. Les ligands polysaccharidiques possèdent des propriétés anticoagulantes, ont une affinité élevée, peuvent être synthétisés facilement et sont approuvés par la Food and Drug Administration (FDA). Les ligands de la membrane cellulaire ont une affinité élevée, de longs temps de circulation et peuvent reconnaître plusieurs molécules ; cependant, la source et l’activation de la membrane doivent être prises en compte, et l’évolutivité est médiocre.
Mécanismes des nanoparticules immunosuppressives et des nanoparticules antivirales
Les nanoparticules virucides (comprenant de l’argent, de la polylysine ou de l’acide glycyrrhizique) ont des surfaces cationiques, qui interagissent avec la surface anionique du SARS-CoV-2, et par la suite, l’enveloppe du SARS-CoV-2 se décompose. Les nanoparticules de confinement du SRAS-CoV-2 se lient de manière compétitive au virus via les récepteurs de surface de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), empêchant l’infection cellulaire de l’hôte. Les membranes présentant l’ACE2 peuvent être dérivées de néphrocytes, de macrophages ou de cellules sphéroïdes pulmonaires.
La surface des nanoparticules immunosuppressives est chargée de désoxyribonucléase humaine recombinante (rhDNase), qui provoque la lyse des brins d’acide désoxyribonucléique (ADN) pour atténuer la formation excessive de NET. Par conséquent, les réponses immunologiques excessives contre le SRAS-CoV-2 pourraient être réduites, contribuant probablement à la prévention de la thrombose induite par les infections au SRAS-CoV-2.
Dans l’ensemble, les résultats de l’examen ont mis en évidence des approches de conception dans le domaine de la nanomédecine à haute traduisibilité et qui pourraient être adaptées pour traiter la thrombose induite par le COVID-19.
