Les patients atteints de cancers, de maladies auto-immunes et de troubles métaboliques subissent souvent des perfusions intraveineuses (IV) qui prennent du temps pour recevoir les meilleurs traitements à base de protéines disponibles. Étant donné que ces thérapies protéiques nécessitent des doses élevées pour être efficaces et sont généralement formulées à de faibles concentrations pour rester stables, la perfusion IV a été, jusqu'à présent, la seule option.
Les chercheurs de Stanford ont développé une nouvelle plateforme de livraison qui permet de stocker et de livrer ces médicaments à des concentrations beaucoup plus élevées. Avec cette nouvelle méthode de formulation, publiée le 20 août Médecine translationnelle scientifiquede nombreuses thérapies protéiques pourraient être injectées rapidement et en douceur avec une seringue standard ou un dispositif d'auto-injecteur.
Il s'agit d'une plate-forme qui fonctionne potentiellement avec n'importe quel médicament biologique, afin que nous puissions l'injecter facilement. Cela prend ces traitements d'une épreuve de plusieurs heures dans une clinique avec une perfusion IV à quelque chose que vous pouvez faire en quelques secondes avec un auto-injecteur chez vous. «
Eric Appel, professeur agrégé de science des matériaux et d'ingénierie et auteur principal sur le journal
Un revêtement de polymère protecteur
Lorsqu'elles sont dissoutes à des concentrations élevées, de nombreuses thérapies protéiques ont tendance à rester ensemble, ce qui les rend trop visqueuses pour injecter, sujets à la formation d'agrégats qui peuvent provoquer des réponses immunitaires, et potentiellement inefficace ou même nocive une fois qu'ils pénètrent à l'intérieur du corps. Appel et ses collègues avaient besoin d'un moyen d'emballer des protéines dans un liquide à des concentrations élevées, mais de les garder stables et fonctionnelles.
Les chercheurs ont développé un copolymère de polyacrylamide, abrégé sur Moni, qui a une température de transition de verre particulièrement élevée – ce qui signifie qu'il reste solide et en verre à des températures plus chaudes, lorsque les additifs de médicaments typiques deviendraient doux et collants. En mélangeant Moni dans l'eau avec un médicament protéique, en les aérosolisant en minuscules gouttelettes et en évaporant l'eau – un processus appelé séchage par pulvérisation – les chercheurs ont pu créer une poudre fine faite de minuscules particules de protéines, chacune enfermée dans une couche de Moni.
« Nous nous sommes retrouvés avec quelque chose qui ressemble à un chocolat enduit de bonbons, où la protéine est à l'intérieur et notre polymère spécial forme un revêtement solide et vitreux à l'extérieur », a déclaré Appel.
Les chercheurs ont ensuite mélangé cette poudre dans un liquide qui suspend les particules de médicament, mais ne les dissoudre pas. Le revêtement moni empêche les particules de rester ensemble et maintient les protéines à l'état sec et stable jusqu'à ce que la suspension liquide soit injectée dans le corps.
« Parce que les microparticules sont sphériques et ont des surfaces lisses, elles sont capables de se rouler les unes sur les autres tout en étant capables de passer par de minuscules aiguilles et d'être injectées en une personne, mais vous pouvez frapper vraiment, vraiment, des concentrations élevées », a déclaré Carolyn Jons, un doctorant en laboratoire d'Appel et co-auteur de co-premier sur le journal.
Les chercheurs ont testé leur méthode sur trois protéines différentes – l'albumine, l'immunoglobuline humaine et un traitement d'anticorps monoclonal pour Covid. Ils ont pu atteindre des concentrations supérieures à 500 mg / ml, ce qui signifie que la moitié du poids de la solution était un médicament protéique et qu'il pouvait toujours être injecté en douceur et facilement. C'est plus du double de la concentration des injections de liquide typiques. Les formulations sont également restées stables à une gamme plus large de températures que les formulations liquides typiques, ne montrant aucun signe de décomposition après 10 cycles de congélation ou lorsqu'ils sont stockés à des températures élevées.
« Les propriétés mécaniques de ces particules séchées comptent beaucoup plus que la structure chimique des molécules de médicament individuelles, ce qui signifie que nous pouvons prendre presque n'importe quel médicament protéique et le formuler de cette façon », a déclaré Alexander Prossnitz, chercheur postdoctoral et co-prime auteur de l'article. « Cela finit par être une très grande amélioration par rapport aux technologies existantes. »
Traitements plus rapides et plus faciles
Le séchage par pulvérisation est un processus assez courant dans l'industrie pharmaceutique et moni a déjà été évalué dans plusieurs modèles précliniques sans effets négatifs, de sorte que les chercheurs sont optimistes qu'il pourra être approuvé pour une utilisation clinique. Ils ont déjà autorisé la technologie à une startup locale, qui s'efforce d'affiner le processus et éventuellement de l'utiliser pour développer de nouveaux médicaments.
« Il y a beaucoup de molécules qui promettent des médicaments, mais que vous ne pouvez pas transformer en produit médicamenteux car ils sont tout simplement trop instables compte tenu des contraintes des technologies actuellement disponibles », a déclaré Appel. « Cette plate-forme est vraiment sophistiquée dans sa capacité à stabiliser les protéines et à permettre de nouveaux produits médicamenteux qui ne seraient normalement pas possibles, et qui peuvent être administrés d'une manière qui est beaucoup moins lourde. »
Leur espoir est que la prochaine génération de traitements médicamenteux à base de protéines sera plus rapide, plus facile, plus efficace pour les patients
« Nous savons que les patients sont prêts à faire eux-mêmes des injections, surtout si c'est dans un simple auto-injecteur », a déclaré Prossnitz. « Si nous pouvons prendre un anticorps qui nécessitait un IV et permettre aux gens de l'injecter à la maison, c'est une grande amélioration. Il change totalement la façon dont les patients peuvent gérer leurs propres maladies. »
