Dans une étude récente publiée dans la revue Communications naturelles, Des chercheurs américains ont étudié les avantages de la mousse liquide comme alternative aux agents de délivrance de gènes classiques à base de liquide. Ils ont eu accès à la sécurité, à l’aspect pratique et à l’accessibilité (y compris le coût) de ces nouveaux vecteurs. Leurs résultats mettent en évidence qu'une mousse liquide composée de méthylcellulose et de gomme xanthane (toutes deux approuvées par la Food and Drug Administration des États-Unis) [FDA]) comme étant sans danger pour l'usage humain) ont décrit des améliorations de l'efficacité de la transfection entre 2,9 et 384 fois par rapport aux approches liquides dans la délivrance de gènes non viraux à des systèmes modèles murins.
Ensemble, ils estiment que les vecteurs à base de mousse peuvent surpasser ceux à base de liquide en empêchant la fuite de l'ADN du vecteur vers des cellules non ciblées (pratique), peuvent réduire le coût du traitement de dix fois ou plus (coût et accessibilité), et peut protéger le vecteur du système immunitaire de l'hôte (sécurité), empêchant ainsi la toxicité ou l'oncogenèse médiée par le système immunitaire (préoccupations courantes dans les approches conventionnelles basées sur des vecteurs liquides).
Illustration schématique illustrant comment la mousse de thérapie génique est fraîchement préparée et appliquée de manière thérapeutique pour fournir un nouveau matériel génétique ou modifier l'ADN existant dans les cellules. UN Le vecteur non viral ou viral (Thérapeutique) est ajouté au précurseur de mousse dans une seringue reliée à une deuxième seringue remplie d'air. L'air et le précurseur de mousse sont mélangés en tirant vigoureusement les pistons de la seringue d'avant en arrière au moins 30 fois, créant ainsi une micromousse uniforme constituée de bulles de gaz séparées par un réseau de structures de film liquide interconnectées appelées lamelles. Les vecteurs de thérapie génique se concentrent dans cette phase liquide au fur et à mesure de la maturation de la mousse. B Une fois appliquée sur les tissus, la mousse déploie progressivement sa charge thérapeutique et fournit du nouveau matériel génétique ou modifie l'ADN endogène de la cellule cible. Étude: La mousse liquide améliore la puissance et la sécurité des vecteurs de thérapie génique
Que sont les mousses et quels sont leurs bienfaits en médecine ?
Les mousses sont des matériaux formés par la dispersion colloïdale de paquets d'air emprisonnés dans des couches liquides ou solides (appelées « lamelles »), les éponges de bain et la tête (mousse) de bière étant des exemples couramment observés. Les chercheurs médicaux s'intéressent vivement aux mousses (en particulier aux mousses à base de liquide) en tant que systèmes d'administration de médicaments en raison de leurs propriétés physicochimiques uniques : leurs grands volumes de gaz entrecoupés de lamelles de liquide de faible volume garantissent que leurs charges thérapeutiques sont concentrées dans les lamelles. Ceci, à son tour, confère à ces matériaux les avantages d’une stabilité élevée, d’une administration soutenue du médicament au site cible et d’une fuite faible ou nulle de l’agent thérapeutique vers les tissus non cibles.
Schéma expliquant les principaux avantages de la mousse en tant que système de délivrance de gènes par rapport aux formulations liquides conventionnelles. UN La mousse étant principalement constituée de gaz, les particules vectorielles incorporées deviennent fortement concentrées dans son composant liquide, ce qui garantit une exposition à haute densité du tissu cible au vecteur de thérapie génique. B La mousse reste plus longtemps sur le site d'application, améliorant ainsi l'administration du médicament de thérapie génique aux cellules prévues et minimisant les effets indésirables hors cible. C Une densité de vecteurs plus élevée combinée à un temps de contact plus long entraîne des taux de transfection plus élevés et une pénétration tissulaire plus profonde.
Compte tenu de ces avantages, un nombre croissant de produits thérapeutiques à base de mousse (par exemple Varithena®, Uceris® ou Luxiq®) sont entrés sur le marché clinique. Notamment, ces produits ont été validés comme étant sans danger pour l'usage humain (par les États-Unis). [US] Administration des aliments et des médicaments [FDA]). Il est encourageant de constater que des essais cliniques portant sur des comparaisons d'efficacité entre ces mousses et les agents d'administration de médicaments à base de liquides conventionnels ont révélé que les premiers surpassent les seconds à tel point que dans la plupart des domaines médicaux où les mousses sont utilisées, ces nouveaux agents d'administration de médicaments ont effectivement remplacé leurs homologues liquides.
Malgré ces avantages substantiels et leur popularité croissante dans les industries pharmaceutiques et cosmétiques, les agents vecteurs à base de mousse n’ont étonnamment pas été étudiés pour des applications cliniques en thérapie génique. Alors que la première vague de médicaments corrigeant les gènes commence à atteindre les patients, les limites de leurs vecteurs liquides deviennent plus évidentes : les agents à base de liquide sont sujets aux fuites tissulaires, se déversant souvent sur des tissus non ciblés.
Cela pose de nombreux problèmes, notamment 1. Les fabricants augmentent délibérément les concentrations de médicaments (pour tenir compte des fuites). 2. Cela entraîne à son tour une augmentation significative des prix de ces médicaments de pointe et extrêmement coûteux, réduisant ainsi leur accessibilité au grand public. 3. Il est connu que l'administration de ces thérapies géniques hautement spécifiques à un type de cellule sur des tissus non ciblés provoque une toxicité médiée par le système immunitaire ou une oncogenèse, affectant la sécurité du médicament.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs étudient si les avantages uniques et souvent exceptionnels des vecteurs d'administration de médicaments à base de mousse s'étendent aux thérapies géniques, en particulier du point de vue de la sécurité, de l'efficacité et du coût/accessibilité. Ils évaluent de nombreux candidats mousses approuvés par la FDA pour leur utilisation comme vecteurs, notamment la méthylcellulose, le caséinate de sodium et l'albumine sérique humaine. Pour augmenter la stabilité et les performances de ces candidats, de la gomme xanthane a été ajoutée à chacun.
Ils ont testé ces agents potentiels d'administration de médicaments dans l'administration d'un vecteur non viral (une modification du vaccin à ARNm COVID-19 de Moderna, dans lequel l'antigène de l'ARNm a été remplacé par l'ARNm de la luciférase de luciole) de manière cliniquement significative. in vivo systèmes modèles murins (souris femelles albinos B6 âgées de quatre à six semaines).
« Les cellules ont été incubées avec des suspensions de LNP ou de la mousse de LNP pendant deux heures, pendant lesquelles la boîte de culture a été placée en position horizontale ou inclinée. L'installation horizontale est conçue pour comparer l'efficacité du transfert de gènes en l'absence de tout drainage liquide, tandis que la transfection inclinée imite le scénario plus réaliste du tissu du patient qui change de position et manque de frontières définies qui empêcheraient le drainage des produits thérapeutiques appliqués.
Les estimations de l'efficacité de la transfection (mesurées à l'aide de l'intensité de la bioluminescence induite par la luciférase) ont révélé que, même si les trois mousses surpassaient leurs homologues liquides dans les imitations de transfection horizontales et angulaires, les performances de la méthylcellulose augmentée au xanthane étaient exceptionnelles. Dans le scénario horizontal, l’efficacité a été estimée à 2,9 fois celle des vecteurs liquides. Dans le scénario le plus réaliste, l’efficacité était 384 fois supérieure à celle des agents d’administration liquides conventionnels.
« De plus, comme la mousse de méthylcellulose reste en place, les transfections étaient spatialement bien définies. Ceci est clairement illustré par notre capacité à inscrire du texte sur des cellules cultivées dans une plaque de culture tissulaire tout en tenant la boîte verticalement, ce qui apparaît alors comme un motif identique de expression génique 24 heures plus tard.
Après avoir sélectionné la méthylcellulose comme mousse candidate de choix, les chercheurs ont caractérisé sa structure de mousse (taille des bulles, distribution et taux de décomposition de la mousse) à l'aide d'un analyseur de mousse dynamique automatisé (Krüss Scientific DFA100FSM). Ils ont en outre estimé visuellement la dispersion des nanoparticules lipidiques (LNP – la « charge utile ») à l’aide de la microscopie confocale à haute résolution.
Par la suite, ils ont utilisé les modèles murins susmentionnés pour tester les avantages intrapéritonéaux de la mousse, sa biodisponibilité et sa biocompatibilité dans plusieurs types de tissus, ainsi que son potentiel d'utilisation comme porteur de charges thérapeutiques géniques virales (ici, Lentivirus [LV]).
Résultats et conclusions de l'étude
Dans la première étude visant à évaluer les avantages potentiels des agents d'administration de médicaments à base de mousse pour la thérapie génique, les chercheurs révèlent que la mousse (ici, la méthylcellulose augmentée au xanthane) surpasse plusieurs fois ses homologues liquides. Dans in vitro Dans les modèles horizontaux, la méthylcellulose présente une efficacité près de 3 fois supérieure à celle des vecteurs liquides actuellement disponibles. Cet avantage observé en matière de mousse est multiplié par 384 dans les modèles inclinés plus réalistes. Si même une amélioration de l'efficacité par 10 pouvait être réalisée, cela se traduirait par des économies substantielles de temps et d'argent (les médicaments de thérapie génique sont extrêmement coûteux et complexes à fabriquer), améliorant considérablement l'accessibilité générale de ces interventions cliniques jusqu'à présent « exclusives ».
« Bien que la mousse de thérapie génique ne soit clairement pas adaptée à la perfusion systémique, les applications cliniques potentielles de cette plateforme de mousse sont nombreuses et incluent l'amélioration de la sécurité et de la puissance de la thérapie virale oncolytique, l'amélioration des vaccins, le développement d'une thérapie génique in situ pour les maladies gastro-intestinales (cancer de la bouche, cancer de l'œsophage, cancer de l'estomac, cancer colorectal, maladies auto-immunes affectant le système digestif), cancer gynécologique, maladie de la peau (en particulier cicatrisation des plaies), mésothéliomes, cancers se propageant à la cavité péritonéale ou tout type de modification génétique in situ nécessitant un traitement topique. application. »
Il a également été démontré que les mousses persistent plus longtemps au niveau du site tissulaire cible sans aucune fuite couramment observée dans les vecteurs liquides, réduisant ainsi davantage la quantité d'agent thérapeutique requise pour répondre aux exigences de dosage et minimisant l'oncogenèse et la toxicité auto-immune dues à des événements hors cible.
« …les résultats établissent que la mousse liquide est une plateforme d'administration très polyvalente pour améliorer la thérapie génique localisée. Incorporée au flux de travail clinique, cette plateforme pourrait changer le paradigme sur la façon dont la thérapie génique topique est appliquée pour le traitement d'un large éventail de maladies.
