Dans des expériences sur des rats et des souris, deux scientifiques de Johns Hopkins -; un ingénieur et un ophtalmologiste -; rapportent l'utilisation réussie de nanoparticules pour fournir une thérapie génique pour la maladie des yeux aveuglante.
Une grande molécule conçue de manière unique permet aux chercheurs de compacter de grands faisceaux d'ADN thérapeutique à livrer dans les cellules de l'œil.
La recherche, décrite le 3 juillet dans Science Advances, fournit des preuves de la valeur potentielle de la thérapie génique délivrée par nanoparticules pour traiter la dégénérescence maculaire liée à l'âge humide -; une maladie oculaire caractérisée par une croissance anormale des vaisseaux sanguins qui endommage les tissus photosensibles à l'arrière de l'œil -; ainsi que des maladies cécitantes héréditaires plus rares de la rétine.
De nombreuses approches de thérapie génique dépendent de vecteurs viraux, qui utilisent la capacité naturelle d'un virus à transporter du matériel génétique dans les cellules. Cependant, les virus créent une réponse immunitaire, ce qui empêche les doses répétées, et la plus couramment utilisée pour la thérapie génique oculaire ne peut pas transporter de gros gènes.
Certaines des dégénérescences rétiniennes héréditaires les plus répandues sont dues à des mutations dans de grands gènes qui ne peuvent tout simplement pas entrer dans le vecteur viral le plus couramment utilisé. «
Peter Campochiaro, M.D, Professeur Eccles d'ophtalmologie, École de médecine Université Johns Hopkins
Campochiaro c'est aussi membre du Johns Hopkins Medicine Wilmer Eye Institute.
Pour surmonter ces limitations, Campochiaro et Jordan Green, Ph.D., ont développé une nouvelle approche impliquant un polymère biodégradable qui entoure et compacte de longues portions d'ADN, créant des nanoparticules qui peuvent pénétrer dans les cellules.
Cette technologie permet aux chercheurs de convertir les cellules de l'œil en mini-usines pour une protéine thérapeutique.
Pour d'abord tester si les nanoparticules pouvaient atteindre leurs cellules cibles, les chercheurs ont chargé les nanoparticules d'un gène pour une protéine fluorescente qui provoque l'éclairement des cellules comme un bâton lumineux.
Cette molécule rougeoyante a permis aux chercheurs de déterminer l'emplacement, la quantité et la durée de l'expression génique réalisable avec les nanoparticules.
Ils ont constaté que même huit mois après le traitement, la majorité des cellules sensibles à la lumière dans les yeux des rats brillaient, montrant que les nanoparticules déposaient efficacement le gène fluorescent dans les cellules.
Ensuite, les chercheurs ont mis en place une expérience similaire, cette fois en utilisant les nanoparticules pour transporter un gène biologiquement pertinent dans l'œil.
Ils ont chargé les nanoparticules d'un gène pour le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), qui est responsable de la croissance des vaisseaux sanguins anormaux chez les personnes atteintes de dégénérescence maculaire humide.
Les chercheurs ont injecté aux yeux de 30 rats les nanoparticules portant le gène VEGF et ont déterminé les effets dans la rétine un, deux et cinq mois après l'injection.
Un mois après l'injection, chaque rat testé avait développé des vaisseaux sanguins anormaux sous et dans la rétine, comme ceux observés chez les patients atteints de dégénérescence maculaire humide.
Les vaisseaux sanguins anormaux étaient plus étendus deux à cinq mois après l'injection, et il y avait des cicatrices associées sous la rétine similaires à celles observées dans la dégénérescence maculaire humide chronique non traitée.
« Ces résultats montrent que les gènes délivrés par les nanoparticules sont restés actifs au sein des cellules pendant plusieurs mois », explique Campochiaro.
Enfin, pour tester la capacité d'une nanoparticule à délivrer un gène thérapeutique pour la maladie, les chercheurs ont utilisé des souris génétiquement modifiées pour développer une forme de dégénérescence maculaire humide similaire à celle chez l'homme. Les chercheurs ont chargé des nanoparticules avec un gène qui produit une protéine qui neutralise le VEGF.
Actuellement, les médecins injectent des protéines qui bloquent les protéines VEGF dans les yeux des personnes atteintes de dégénérescence maculaire, un traitement qui aide à contrôler la prolifération des vaisseaux sanguins anormaux et qui fuient. Mais cette procédure doit être répétée fréquemment et est lourde pour les patients et leurs soignants.
Trois semaines après l'injection de nanoparticules contenant le gène de la protéine anti-VEGF, les souris présentaient une réduction de 60% des vaisseaux sanguins anormaux par rapport aux souris témoins. Le même effet a été observé 35 jours plus tard.
«Ces résultats sont extrêmement prometteurs», explique Jordan Green, Ph.D., professeur de génie biomédical à la faculté de médecine de l'Université Johns Hopkins. « Nous avons la capacité d'atteindre les cellules les plus touchées par la maladie dégénérative des yeux avec des traitements non viraux qui peuvent permettre à l'œil de créer ses propres thérapies durables. »
Aux États-Unis, environ 1,6 million de personnes atteintes de dégénérescence maculaire reçoivent des drogues injectables dans les yeux toutes les quatre à six semaines.
Un traitement de thérapie génique pourrait permettre aux tissus de l'œil de prévenir une nouvelle détérioration de la vision avec aussi peu que quelques traitements initiaux. Les maladies génétiques qui provoquent la cécité pourraient être traitées de la même manière, en introduisant des versions fonctionnelles de gènes hérités de mutations désactivées.
