Découvrez la thérapie nanozyme inhalable révolutionnaire qui va révolutionner le traitement de la pneumonie virale, offrant des effets à large spectre et une inflammation réduite.
Étude: Thérapeutiques nanocatalytiques inhalables pour la pneumonie virale. Crédit d’image : Shutterstock AI/Shutterstock.com
Une étude récente publiée dans la revue Matériaux naturels discute du développement d'un traitement inhalable à base de nanozymes pour la pneumonie.
Sommaire
Le fardeau mondial de la pneumonie
Les estimations actuelles indiquent qu’environ 200 millions de cas de pneumonie sont diagnostiqués chaque année, et plus de deux millions de personnes succomberont à cette maladie en 2022 dans le monde. La pneumonie virale, courante et très contagieuse, survient après l'entrée du virus dans les cellules, conduisant à l'activation de la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) oxydase 2 (Nox2).
L'activité Nox2 conduit à la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), qui s'accompagne souvent d'une cascade de libération de cytokines inflammatoires. Cette réponse inflammatoire peut entraîner un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), susceptible d'endommager le muscle cardiaque et d'augmenter le risque d'insuffisance respiratoire.
Divers médicaments antiviraux, notamment les analogues de la polymérase d'acide nucléique virale à large spectre et ceux ciblant les protéines de l'hôte, peuvent être utilisés pour inhiber la réplication virale dans cette forme de pneumonie. Cependant, ces agents pourraient ne pas être efficaces contre les virus nouveaux et émergents, comme cela a été évident au début de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
L’utilisation d’enzymes naturelles pour éliminer les ROS dans la pneumonie a largement échoué en raison de la topologie pulmonaire et des réponses immunitaires inflammatoires inactivant les enzymes. En conséquence, les chercheurs ont étudié le potentiel des nanozymes qui peuvent remplacer leurs homologues naturels.
Les nanozymes ont été explorées pour leur utilité dans de multiples troubles inflammatoires affectant les systèmes neurologique et squelettique, ainsi que dans diverses infections. Les nanozymes traditionnels à base de cérium sont associés à une biosécurité limitée, car leurs longues demi-vies leur permettent de persister pendant au moins 28 jours dans des conditions acides.
Résultats in vitro
L'étude actuelle discute de l'utilisation de nanozymes d'acide tannique à base de cérium (CeTA) liés à un peptide auto-assemblant GGKLVF dans une formulation nasale inhalable conçue pour le traitement de la pneumonie virale. Cette molécule, eTA-GGGKLVFF-tk-PEG, qui a été abrégée en CeTA-K1tkP, est constituée des peptides CeTA et K1 avec un lieur thiocétal (tk) et du polyéthylène glycol (PEG).
Par rapport au PDG traditionnel2 nanozymes, environ 70 % du CeTA se décompose en 28 jours à pH acide. De plus, CeTA reste physiologiquement stable dans de multiples conditions et est plus sûr pour les applications thérapeutiques.
CeTA fonctionne efficacement comme enzyme et piégeur de radicaux libres d'hydroxyle (OH) et de superoxyde (O2–). De plus, CeTA présente une activité de type catalase et superoxyde dismutase (SOD) qui augmente de manière dose-dépendante.
La présence de CeTA dans les cellules soumises à un stress oxydatif a entraîné une atténuation des ROS dépendante de la concentration tout en protégeant la viabilité cellulaire et en réduisant les niveaux de facteurs inflammatoires suite à la stimulation des lipopolysaccharides (LPS). Les cellules incubées avec CeTA, même à des concentrations élevées, ont maintenu leur viabilité, indiquant ainsi une excellente biocompatibilité.
Le peptide auto-assemblé GGKLVFF-tk-PE forme des agrégats en réponse à un environnement oxydatif, tel que celui qui apparaît dans les cellules épithéliales pulmonaires et bronchiques humaines enflammées par l'exposition au LPS. Le lieur tk relie le peptide et la molécule PEG, l'ajout du nanozyme CeTA modifié conduisant à la formation auto-assemblée de CeTA-K1tkP.
Résultats in vivo
Pneumonie induite par le LPS
Chez les souris atteintes de pneumonie induite par le LPS, l'environnement riche en ROS a conduit à une accumulation de nanozymes dans les zones enflammées, ce qui a ensuite induit son activité enzymatique. Cela a réussi à atténuer les niveaux de ROS et à diminuer la libération de cytokines inflammatoires.
Pneumonie virale de grippe A
Ces résultats ont été validés dans un modèle murin de pneumonie virale due à la grippe A, démontrant ainsi son effet à large spectre. Les souris traitées par CeTA-K1tkP ont constaté un soulagement efficace de l'inflammation et une charge virale réduite.
Pneumonie à virus Sendal
L'efficacité du nanozyme pour soulager l'inflammation a été démontrée en outre dans un modèle de pneumonie à virus Sendal. Ici, l'homéostasie redox a été restaurée en augmentant l'expression du Nrf2 gène, principal régulateur de la voie antioxydante, empêchant ainsi son inhibition par le stress oxydatif. Des simulations d'amarrage moléculaire et des expériences de titrage ont démontré que CeTA-K1tkP se lie aux protéines de fixation cellulaire des virus de la grippe A et de Sendal.
CeTA-K1tkP a été phagocyté par des macrophages activés et des cellules épithéliales alvéolaires au niveau des sites d'inflammation trachéale et pulmonaire. Cela a provoqué une transition de l’activité des macrophages vers le phénotype anti-inflammatoire M2 et un module de l’infiltration des neutrophiles. Pris ensemble, ces changements indiquent que CeTA-K1tkP peut inhiber les lésions pulmonaires et les troubles immunitaires dus à une infection pulmonaire virale.
Pneumonie virale compliquée d'une infection bactérienne secondaire
Dans un modèle animal présentant une pneumonie virale compliquée par une infection bactérienne secondaire, CeTA-K1tkP a affaibli l'intensité de l'inflammation, réduit la libération de cytokines, empêché le recrutement des neutrophiles et favorisé le déplacement des macrophages M2. Étant donné que ces co-infections sont fréquemment signalées en milieu hospitalier et compliquent les approches thérapeutiques, cette observation prometteuse pourrait avoir un impact significatif sur les futures applications cliniques.
Dans tous les modèles, aucune toxicité n’a été observée.
Comment agit le nanozyme
Au niveau des sites enflammés, le clivage du lieur provoque la libération de PEG, qui forme des agrégats de protéines en feuillet bêta des peptides. La nanozyme CeTA est activée, dégradant ainsi les ROS et réduisant l’inflammation.
Conclusions
Dans l’ensemble, cette plateforme nanozyme constitue une stratégie prometteuse pour traiter la pneumonie et ses affections associées..»
CeTA-K1tkP a le potentiel de réduire les lésions tissulaires inflammatoires dans diverses infections et affections, notamment le COVID-19, la septicémie, l’arthrite et l’entérite.
À l’avenir, d’autres nanoparticules dotées de propriétés catalytiques ou thérapeutiques, notamment des antibiotiques, des molécules d’immunothérapie et des hormones, pourraient remplacer les nanozymes CeTa dans cette formulation pour améliorer leur action ciblée et prévenir la toxicité due aux effets indésirables.
